RU2328804C2

RU2328804C2 - THREE-PHASE DOUBLE-LAYER ELECTRIC MACHINE WINDING IN z=93·c GROOVES AT 2p=22·c AND 2p=26·c POLES

Info

Publication number: RU2328804C2
Application number: RU2004135262/09A
Authority: RU
Inventors: Турсун Абдалимович Ахунов (RU); Турсун Абдалимович Ахунов; Лев Николаевич Макаров (RU); Лев Николаевич Макаров; Виктор Иванович Попов (RU); Виктор Иванович Попов; Юрий Николаевич Петров (RU); Юрий Николаевич Петров
Original assignee: Открытое акционерное общество Ярославский электромашиностроительный завод-ОАО "ELDIN" (ЭЛДИН); Волжская Государственная Инженерно-Педагогическая Академия (Вгипа)
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2008-07-10
Also published as: RU2004135262A

Abstract

FIELD: electric machine industry.

SUBSTANCE: three-phase double-layer electric machine winding in z=93·c grooves: 1) at 2p=22·c poles with number of grooves per pole and phase q=z/3p=31/11 made of 3p·c coil groups with numbers from 1G to 33G c and grouping of coils by row 33333233332, which is repeated 3·c times: in the first grouping 1G...11G three-coil groups have steps of coils by grooves y_gi=6, 4, 2 with w_c, w_c, (1-x)w_c turns in 1G, 5G, 7G, 10G and w_c, (1+x)w_c, (1-x)w_cin 3G, y_gi=4, 4, 4 with (1-x)w_c, (1+x)w_c, w_c in 2G, 8G and w_c, (1+x)w_c, (1-x)w_c in 4G, 9G, and double-coil - y'_gi=5, 3 with (1+x)w_c, (1+x)w_cturns at value of x=0.52 and number of 2w_c turns of every groove; 2) at 2p=26·c poles with number of grooves per pole and phase q=z/3p=31/13 made of 3p·c coil groups with numbers from 1G to 39G·c and grouping of coils by row 3232232322322, which is repeated 3 c times: in the first grouping 1G...13G three-coil groups have steps of coils by grooves y_gi=6, 4, 2 with (1-x)w_c, w_c, (1-x)w_cturns, and double-coil - y'_gi=5, 3 with w_c, (1+x)w_cturns at value of x=0.38, where c=1, 2, 3,...; 2w_c - number of grooves turns that are completely filled with winding.

EFFECT: reduction of differential scattering coefficient σ_sfor symmetric m'=3-zone electric machine fractional (q=31/11 and q=31/13) loop winding.

8 dwg

Description

Изобретение относится к трехфазным обмоткам электрических машин переменного тока, может использоваться на статоре асинхронных и синхронных машин, фазном роторе асинхронных двигателей (АД).The invention relates to three-phase windings of electrical AC machines, can be used on a stator of asynchronous and synchronous machines, a phase rotor of asynchronous motors (HELL).

Известны петлевые двухслойные симметричные m=3-фазные, 2р-полюсные обмотки, выполняемые в z пазах из m'p катушечных групп с катушками равношаговыми или концентрическими при среднем шаге по пазам y_к≈τ_п=z/2p, числе пазов на полюс и фазу q=z/m'p, где m'=2m=6 или m'=m=3 - число фазных зон на пару полюсов [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.392-394]. Дробные обмотки при q=z/m'p=N/d и d≥2, не кратных m=3, создают гармонические МДС по ряду ν=km'/d±1 [там же, с.450], в том числе низшие ν<1 при возрастании дифференциального рассеяния σ_д%, где ±k - целое число, дающее порядок гармонической МДС ν>0 при прямом (+) или встречном (-) вращении.Loop double-layer symmetrical m = 3-phase, 2p-pole windings are known, performed in z grooves from m'p coil groups with coils of equal steps or concentric with an average pitch of grooves y _to ≈τ _p = z / 2p, the number of grooves per pole and phase q = z / m'p, where m '= 2m = 6 or m' = m = 3 is the number of phase zones per pair of poles [Voldek A.I. Electric cars. L .: Energy, 1978, S. 392-394]. Fractional windings at q = z / m'p = N / d and d≥2, not multiples of m = 3, create harmonic MDS in the series ν = km '/ d ± 1 [ibid, p. 450], including lower ν <1 with increasing differential scattering σ _d %, where ± k is an integer giving the order of the harmonic MDS ν> 0 for forward (+) or counter (-) rotation.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=3-зонной обмотки в z=93·с пазах при 2p=22·с и 2p=26·с полюсах, выполняемой с q=z/3p=31/p (N=31) из 3р·с групп по известным группировкам [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.225].The invention aims to reduce the differential scattering m '= 3-zone winding in z = 93 · s grooves at 2p = 22 · s and 2p = 26 · s poles performed with q = z / 3p = 31 / p (N = 31 ) from 3p · s groups by well-known groups [Livshits-Garik M. Windings of AC machines / Trans. from English L .: SEI, 1959, p.225].

Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной двухслойной электромашинной обмотки в z=93·с пазах: 1) при 2р=22·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=31/11, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...33Г·с и группировкой катушек по ряду 33333233332, повторяемому 3·с раз: в первой группировке 1Г...11Г группы трехкатушечные имеют шаги катушек по пазам y_пi=6, 4, 2 с w_к, w_к, (1-х)w_к витками в 1Г, 5Г, 7Г, 10Г и w_к, (1+x)w_к, (1-х)w_к в 3Г, y_пi=4, 4, 4 с (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к в 2Г, 8Г и w_к, (1+x)w_к, (1-x)w_к в 4Г, 9Г, а двухкатушечные - y′_пi=5, 3 с (1+x)w_к, (1+x)w_к при х=0,52;The solution of this problem is achieved by the fact that for m = 3-phase two-layer electric machine winding in z = 93 · with grooves: 1) at 2p = 22 · with poles with the number of grooves per pole and phase q = 31/11, made of 3p · from the coil groups with numbers 1Г ... 33Г · s and the grouping of coils in the series 33333233332, repeated 3 · s times: in the first grouping 1Г ... 11Г, the three-coil groups have coil steps in grooves y _pi = 6, 4, 2 with w _k , w _k , (1-x) w _k turns in 1G, 5G, 7G, 10G and w _k , (1 + x) w _k , (1-x) w _k in 3G, y _pi = _4,4 , 4 s (1-x) w _to , (1 + x) w _to , w _to 2G, 8G and w _to , (1 + x) w _to , (1-x) w _to 4G, 9G, and double-coil - y ′ _pi = 5, 3 s (1 + x) w _k , (1 + x) w _k at x = 0.52;

2) при 2р=26·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=31/13, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...39Г·c и группировкой катушек по ряду 3232232322322, повторяемому 3·с раз: в первой группировке 1Г...13Г группы трехкатушечные имеют шаги катушек по пазам y_пi=6, 4, 2 с числами витков (1-х)w_к, w_к, (1-x)w_к, а двухкатушечные - y_пi=5, 3 с w_к, (1+x)w_к витками при х=0,38, где с=1, 2, 3, ...; 2w_к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой. Указанные распределения неравновитковых катушек повторяются в каждой последующей группировке.2) at 2p = 26 · s poles with the number of grooves per pole and phase q = 31/13, made of 3p · s coil groups with numbers 1G ... 39G · s and grouping coils in a row 3232232322322, repeated 3 · s times : in the first grouping 1G ... 13G, the three-coil groups have coil steps in grooves y _pi = 6, 4, 2 with the number of turns (1-x) w _k , w _k , (1-x) w _k , and double-coil y _pi = 5, 3 with w _k , (1 + x) w _k turns at x = 0.38, where c = 1, 2, 3, ...; 2w _to - the number of turns of the grooves, completely filled with a winding. The indicated distributions of unequal coils are repeated in each subsequent grouping.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1 и z=93 для 2р=22 с группами 1Г...33Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=31 пазов с номерами 1...31 снизу, чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С, X-Y-Z в верхнем и нижнем слое; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 25Г; на фиг.3, 4 по треугольной сетке при ее стороне в единицу длины построены многоугольники МДС обмотки по фиг.1 при х=0 (фиг.3) и х=0,5 (фиг.4). На фиг.5...8 показано то же, что и на фиг.1...4, но для обмотки при 2р=26, оси симметрии в 37Г, где зачерненные пазы имеют неполное заполнение при эквивалентных z_э=3(N-2x), полностью заполненных обмоткой пазах. Такие m'=3-зонные обмотки по фиг.1 и фиг.5 соединяется при последовательно-согласном включении групп зон А, В, С в фазах I, II, III, а фазы могут сопрягаться в Y или Δ. При, например, с=2 обмотка выполняется в z=186 пазах при 2р=44 или 2р=52 полюсах.Figure 1 shows a scan of the groove layers of the proposed winding with c = 1 and z = 93 for 2p = 22 with groups 1G ... 33G (numbered above) for z '= z / 3 = 31 grooves with numbers 1 ... 31 below, by alternating phase zones in the sequence ABC, XYZ in the upper and lower layer; figure 2 shows a diagram of the shifts of the axes of the groups of zones And relative to the axis of symmetry 25G; in figure 3, 4 on a triangular grid with its side per unit length, the polygons of the MDS winding of figure 1 are constructed at x = 0 (figure 3) and x = 0.5 (figure 4). Figure 5 ... 8 shows the same as figure 1 ... 4, but for winding at 2p = 26, the axis of symmetry is 37G, where the blackened grooves are incomplete with equivalent z _e = 3 (N -2x), completely filled with winding grooves. Such m '= 3-zone windings of FIG. 1 and FIG. 5 are connected by series-consonant inclusion of groups of zones A, B, C in phases I, II, III, and the phases can be mated in Y or Δ. For example, with c = 2, the winding is performed in z = 186 grooves at 2p = 44 or 2p = 52 poles.

Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент К_обо по коэффициентам укорочения К_y=sin(90°y_к/τ_п) при y_к=4, τ_п=z/2p=93/22, распределения K_p=sin(60°)/Nsin60°/N равен K_обо=K_yK_p=0,82420, а при x≠0 к К_обо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при α_п=360/z=120°/31:x(0,996436-0,676627)=x0,31981 для 25Г, -2x0,676627(cos3α_п+cos4α_п)=-х2,629692 для 1Г+16Г+7Г+10Г, x0,996436[cosα_п-cos(1+11)α_п+cos2α_п-cos(2+11)·α_п]=+x1,317631 для 4Г+13Г+19Г+31Г, 2x(0,959059+0,897805)cos0,5α_п=x3,71161 для 22Г+28Г при K_yi=0,996436(y_пi=4), 0,676627(y_пi=2), 0,959059(y'_пi=5), 0,897805 (y'_пi=3), тогда ∑х/N=+0,08772 иFor the winding of Fig. 1, equal-turn (x = 0), the winding coefficient K _ob for shortening coefficients K _y = sin (90 ° y _k / τ _p ) for y _k = 4, τ _p = z / 2p = 93/22, distribution K _p = sin (60 °) / Nsin60 ° / N is equal to K _ob = K _y K _p = 0.82420, and at x ≠ 0 to K _{ob is} added the value of non-uniformity of the coils, determined according to figure 2 for α _p = 360 / z = 120 ° / 31: x (0.996436-0.676627) = x0.31981 for 25G, -2x0.676627 (cos3α _n + cos4α _n ) = - x2.629692 for 1G + 16G + 7G + 10G, x0, 996436 [cosα _n -cos (1 + 11) α _n + cos2α _n -cos (2 + 11) · α _n ] = + x1.317631 for 4G + 13G + 19G + 31G, 2x (0.959059 + 0.897805 ) cos0.5α _n = x3.71161 for 22G + 28G at K _yi = 0.996436 (y _pi = 4), 0.676627 (y _pi = 2), 0.959059 (y ' _pi = 5), 0, 897805 (y ' _pi = 3), then ∑х / N = + 0.08772 and

Из многоугольников МДС фиг.3 и 4 (в центре показаны единичные векторы токов фазных зон) по треугольной сетке и соотношениям [Попов В.И. Определение и оптимизация параметров трехфазных обмоток по их многоугольникам МДС/УЭлектричество, 1997, №9, с.53-55]Of the polygons of the MDS of Figs. 3 and 4 (in the center, the unit vectors of the currents of the phase zones are shown) according to a triangular grid and relations [Popov V.I. Determination and optimization of the parameters of three-phase windings according to their polygons MDS / UElektrichestvo, 1997, No. 9, pp. 53-55]

определяется коэффициент дифференциального рассеяния σ_д%, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу МДС, где R² _д - квадрат среднего радиуса j=1...N=31 пазовых точек, R_o, и К_об - для гармонической ν=1:the differential scattering coefficient σ _d % is determined, which characterizes the quality of the winding according to the harmonic composition of the MDS, where R ² _d is the square of the average radius j = 1 ... N = 31 groove points, R _o , and K _rev are for harmonic ν = 1:

По (1)-(3) из условия d(σ_д)/d(х)=0 вычисляется оптимальное x_опт=0,52, соответствующее σ_д%мин: K_oб=0,86982, R² _д=181,464/31, R_o=93·0,86982/11π и σ_д%мин=6,83, а при х=0-σ_д%=12,78, т.е. значение σ_д% обмотки фиг.1 снижается в 12,78/6,83=1,87 раза из-за устранения гармонической МДС ν=1/11, а с учетом повышения К_об ее эффективность равна K_эф=(0,86982/0,82420)(12,78/6,83)=1,97.According to (1) - (3) from the condition d (σ _d ) / d (x) = 0, the optimal x _opt = 0.52 is calculated, corresponding to σ _{d% min} : K _about = 0.86982, R ² _d = 181.464 / 31, R _o = 93 · 0.86982 / 11π and σ _{d% min} = 6.83, and at x = 0-σ _d% = 12.78, i.e. the value of σ _{d% of the} winding of Fig. 1 decreases by 12.78 / 6.83 = 1.87 times due to the elimination of the harmonic MDS ν = 1/11, and taking into account the increase in K _about its efficiency is K _eff = (0.86982 / 0.82420) (12.78 / 6.83) = 1.97.

Подобным образом по фиг.5...8 для 2р=26: K_oб=(25,20038+x1,4060)/(31-2x), R² _д=(130-62х+99х²)/31 и при х_опт=0,38-К_об=0,85102, σ_д%мин=8,99 (для z_э=3(N-2х)=3·30,24=90,72), а при х=0-σ_д%=22,38, т.е. σ_д% обмотки по фиг.5 снижается в 22,38/8,99=2,49 раза из-за устранения гармонической МДС ν=1/13 и К_эф=2,54. По сравнению с m'=6-зонной обмоткой при 2р=26, z=93, q=z/6p=31/26 предлагаемая m'=3-зонная обмотка имеет пониженное σ_д% и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) групп.Similarly, in Fig. 5 ... 8 for 2p = 26: K _about = (25,20038 + x1,4060) / (31-2x), R ² _d = (130-62x + 99x ² ) / 31 and at x _opt = 0.38-K _r = 0.85102, σ _{d% min} = 8.99 (for z _e = 3 (N-2x) = 3 · 30.24 = 90.72), and at x = 0 -σ _d% = 22.38, i.e. σ _{d% of the} winding of FIG. 5 decreases by 22.38 / 8.99 = 2.49 times due to the elimination of harmonic MDS ν = _1/13 and K _eff = 2.54. Compared with the m '= 6-zone winding at 2p = 26, z = 93, q = z / 6p = 31/26, the proposed m' = 3-zone winding has a reduced σ _d% and is much simpler to manufacture due to half fewer (3p) groups.

Применение предлагаемой обмотки на статоре АД позволяет снижать добавочные потери в стали и моменты от гармонических МДС поля, улучшать виброакустические характеристики, повышать КПД, cosφ₁, а в синхронных генераторах улучшает форму кривой выходного напряжения.The application of the proposed winding on the stator HELL allows you to reduce additional losses in steel and moments from harmonic MDS fields, improve vibroacoustic characteristics, increase efficiency, cosφ ₁ , and in synchronous generators it improves the shape of the output voltage curve.

Claims

1. Three-phase two-layer electromachine winding in z = 93 · c grooves at 2p = 22 · s poles with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 31/11, made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 33G · With and grouping coils in a series of 3 3 3 3 3 2 3 3 3 3 2 repeated 3 · s times, characterized in that in the first group of 1G ... 11G three-coil groups have coil steps in grooves y _pi = 6, 4 , 2 s w _k , w _k , (1-x) w _k turns in 1G, 5G, 7G, 10G and w _k , (1 + x) w _k , (1-x) w _k in 3G, y _pi = 4, 4, 4 s (1-x) w _k , (1 + x) w _k , w _k in 2G, 8G and w _k , (1 + x) w _k , (1-x) w _k in 4G, 9G and dvuhkatushechnye - y _'pi = 5, 3 (1 + x) w _k (1 + x) w turns _to a value of x = 0.52 and a camshaft division neravnovitkovyh coils is repeated in each subsequent group, wherein a = 1, 2, 3, ...; 2w _to - the number of turns of each groove.

2. Three-phase two-layer electromachine winding in z = 93 · c grooves at 2p = 26 · s poles with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 31/13, made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 39G · With and the grouping of coils in a series of 3 2 3 2 2 3 2 3 2 2 3 2 2, repeated 3 · s times, characterized in that in the first group of 1G ... 13G groups of three-coil have coil steps in grooves - y _pi = 6, 4, 2 (1-x) w _k, w _k, (1-x) w _{to the} coils, and dvuhkatushechnye - y _'pi = 5, 3 w _k (1 + x) w _{to the} coils at a value x = 0.38 and this distribution of unequal coils is repeated in each subsequent grouping, where c = 1, 2, 3, ...; 2w _to - the number of turns of the grooves, completely filled with a winding.