RU2328807C2

RU2328807C2 - THREE-PHASE DOUBLE-LAYER ELECTRIC MACHINE WINDING IN z=90·c GROOVES AT 2p=22·c AND 2p=26·c POLES

Info

Publication number: RU2328807C2
Application number: RU2004135267/09A
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: RU2004135267A

Abstract

FIELD: electric machine industry.

SUBSTANCE: three-phase double-layer electric machine winding in z=90·c grooves: 1) at 2p=22·c poles with number of grooves per pole and phase q=z/3p=30/11 made of 3p·c coil groups with numbers from 1G to 33G·c and grouping of coils by row 33323332332, which is repeated 3 c times: in the first grouping 1G...11G three-coil groups have steps of coils by grooves y_gi=6, 4,1 with numbers of turns (1-x)w_c, (1+x)w_c, (1-x)w_c, and double-coil - y_g=5, 3 c (1+x)w_c, (1+x)w_cturns at value of x=0.40; 2) at 2p=26·c poles with number of grooves per pole and phase q=z/3p=30/13 made of 3p·c coil groups with numbers from 1G to 39G·c and grouping of coils by row 3223223223222, which is repeated 3 c times: in the first grouping 1G...13G three-coil groups have steps of coils by grooves y_gi=5, 3, 1 with number of turns (1-x)w_c, w_c, (1-x)w_c, and double-coil - y'_gi=4, 2 with (1+x) w_c, w_c turns in 2G, 3G, 5G, 6G, 8G, 9G and (3+x)w_c, (3-x)w_c turns in 12G, y'_gi=3, 3 with (1+x)w_c, w_c turns in 11 G and w_c, (1+x)w_c turns in 13G at value of x=0.36, where c=1, 2, 3,...; 2w_c - number of grooves turns, which are completely filled with winding. Specified distribution of coils with unequal number of turns are repeated in every subsequent grouping.

EFFECT: reduction of differential scattering coefficient σ_s% for symmetric m'=3-zone electric machine fractional (q=30//11 and q=30/13) loop winding.

2 cl, 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′р катушечных групп с катушками равношаговыми или концентрическими при среднем шаге по пазам y_к≈τ_п=z/2р, числе пазов на полюс и фазу q=z/m′p, где m′=2m=6 или m′=m=3 - число фазных зон па 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 ν>0 при прямом (+) или встречном (-) вращении.Known loop two-layer symmetrical m = 3-phase, 2p-pole windings, performed in z grooves from m′r 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 along a pair of poles [Voldek A.I. Electric cars. L .: Energy, 1978, S. 392-394]. Fractional windings with q = z / m′p = N / d and d≥2 not multiple of m = 3 create harmonic MDS in the series ν = km ′ / d ± 1 [ibid., P. 450], including the lower ν <1 with increasing differential scattering σ _d , where ± k is an integer giving the order of harmonic ν> 0 for forward (+) or counter (-) rotation.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m′=3-зонной обмотки в z=90 с пазах при 2р=22·с и 2р=26·с полюсах, выполняемой с q=z/3p=30/p (N=30) из 3р·с групп по известным группировкам [Лившиц-Гарик M. Обмотки машин переменного тока. / Пер. с англ. Л.: ГЭП, 1959, с.225].The invention aims to reduce the differential scattering m ′ = 3-zone winding in z = 90 with grooves at 2p = 22 · s and 2p = 26 · with poles, performed with q = z / 3p = 30 / p (N = 30) from 3p · s groups by known groups [Livshits-Garik M. Windings of AC machines. / Per. from English L .: GEP, 1959, p.225].

Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной двухслойной электромашинной обмотки в z=90·с пазах: 1) при 2р=22·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=30/11, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...33Г·c и группировкой катушек по ряду 33323332332, повторяемому 3·с раз: в первой группировке 1Г...11Г группы трехкатушечные имеют шаги катушек по пазам y_пi=6, 4, 2 с числами витков (1-х)w_к, (1+x)w_к, (1-x)w_к, а двухкатушечные - y_п=5, 3 с (1+x)w_к, (1+х)w_к витками при значении х=0,40; 2) при 2р=26·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=30/13, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...39Г·c и группировкой катушек по ряду 3223223223222, повторяемому 3·с раз: в первой группировке 1Г...13Г группы трехкатушечные имеют шаги катушек по пазам y_пi=5, 3, 1 с числами витков (1-x)w_к, w_к, (1-x)w_к, а двухкатушечные - y′_пi=4, 2 с (1+х)w_к, w_к витками в 2Г, 3Г, 5Г, 6Г, 8Г, 9Г и (1+x)w_к, (1-x)w_к в 12Г, y′_пi=3, 3 с (1+x)w_к, w_к витками в 11Г и w_к, (1-x)w_к в 13Г при х=0,36, где с=1, 2, 3, ...; 2w_к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой. Указанные распределения неравновитковых катушек повторяются в каждой последующей группировке.The solution of this problem is achieved by the fact that for m = 3-phase two-layer electric machine winding in z = 90 · with grooves: 1) at 2р = 22 · with poles with the number of grooves per pole and phase q = 30/11, made of 3р · from the coil groups with numbers 1Г ... 33Г · s and the grouping of coils in a row 33323332332, repeated 3 · s times: in the first grouping 1Г ... 11Г groups of three-coil have coil steps in grooves y _pi = 6, 4, 2 with numbers turns (1-x) w _k , (1 + x) w _k , (1-x) w _k , and double-coil y _p = 5, 3 s (1 + x) w _k , (1 + x) w _k turns at a value of x = 0.40; 2) at 2p = 26 · s poles with the number of grooves per pole and phase q = 30/13, made of 3p · s coil groups with numbers 1G ... 39G · s and grouping coils in a row 3223223223222, repeated 3 · s times : in the first grouping 1G ... 13G the three-coil groups have coil steps along the grooves y _pi = 5, 3, 1 with the number of turns (1-x) w _k , w _k , (1-x) w _k , and double-coil y ′ _Pi = 4, 2 s (1 + x) w _to , w _to turns in 2G, 3G, 5G, 6G, 8G, 9G and (1 + x) w _to , (1-x) w _to 12G, y ′ _Pi = 3, 3 s (1 + x) w _k , w _k turns in 11 G and w _k , (1-x) w _k in 13 G at x = 0.36, 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=90 для 2р=22 с группами 1Г...33Г (пронумерованы сверху) для z′=z/3=30 пазов с номерами 1...30 снизу, чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С, X-Y-Z в верхнем и нижнем слое, где зачерненные пазы имеют неполное заполнение при эквивалентных z_э=3(N-2x) полностью заполненных обмоткой пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 4Г; на фиг.3 и 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, z_э=3N пазах, оси симметрии в 25Г. Такие m′=3-зонные обмотки по фиг.1 и фиг.3 соединяются 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=180 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 = 90 for 2p = 22 with groups 1G ... 33G (numbered above) for z = z / 3 = 30 grooves with numbers 1 ... 30 below, by alternating phase zones in the sequence ABC, XYZ in the upper and lower layer, where the blackened grooves are incomplete when equivalent z _e = 3 (N-2x) windings are completely filled with windings; figure 2 shows a diagram of the shifts of the axes of the groups of zones And relative to the axis of symmetry 4G; Figures 3 and 4 along a triangular grid with its side per unit length are constructed polygons of the MDS winding of figure 1 at x = 0 (Fig. 3) and x = 0.5 (Fig. 4). Figure 5 ... 8 shows the same as figure 1 ... 4, but for winding at 2p = 26, z _e = 3N grooves, the axis of symmetry is 25G. Such m ′ = 3-zone windings of FIG. 1 and FIG. 3 are connected by sequentially including groups of zones A, B, C in phases I, II, III, and the phases can be mated in Y or Δ. With, for example, c = 2, the winding is performed in z = 180 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_д=z/2p=45/11, распределения K_p=sin(60°)/Nsin60°/N равен К_обоК_yК_р=0,82666, а при х≠0 к К_обо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при α_п=360/z=4,0°: -2х(0,743145-0,999391+0,69466)(cos0,5α_п+cos1,5α_п+cos2,5α_п+cos3,5α_п)=-х3,462595 для 1Г+7Г+10Г+31Г+13Г+28Г+16Г+25Г, x(0,939693+0,913546)(1+х2cosα_п)=+x5,550686 для 4Г+19Г+22Г при К_yi=0,743145 (y_пi=6), 0,999391 (y_пi=4), 0,69466 (y_пi=2), 0,9396933 (y′_пi=5), 0,913546 (y′_пi=3), K_обN=24,79972, ∑x=+2,0881For 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 _d = z / 2p = 45/11, distribution K _p = sin (60 °) / Nsin60 ° / N is equal to K _about K _y K _p = 0.82666, and at x ≠ 0 to K _{about is} added the value of the non-uniformity of the coils, determined according to figure 2 with α _p = 360 / z = 4.0 °: -2x (0.743145-0.999391 + 0.69466) (cos0.5α _n + cos1.5α _n + cos2.5α _n + cos3.5α _n ) = - х3.462595 for 1Г + 7Г + 10G + 31G + 13G + 28G + 16G + 25G, x (0.939693 + 0.913546) (1 + x2cosα _n ) = + x5.550686 for 4G + 19G + 22G at K _yi = 0.743145 (y _pi = 6), 0.999391 (y _pi = 4), 0.69466 (y _pi = 2), 0.9396933 (y _pi = 5), 0.913546 (y _pi = 3), K _about N = 24,79972, ∑x = + 2,0881

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. // Электричество, 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. // Electricity, 1997, No. 9, p. 53-55]

определяется коэффициент дифференциального рассеяния σ_д%, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу МДС, где R² _д - квадрат среднего радиуса j=1...N=30 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 = 30 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=0,40, соответствующее σ_д%мин: К_об=0,87791, R² _д=158,52/30, R_o=87,6·0,87791/11π и σ_д%мин=6,69 (для z_э=3(N-2x)=3·29,2=87,6), а при х=0-σ_д%=14,35, т.е. значение σ_д% обмотки по фиг.1 снижается в 14,35/6,69=2,15 раза из-за устранения гармонической МДС ν=1/11, a с учетом изменений К_об, z_э ее эффективность равна К_эф=(0,87791/0,82666)(14,35/6,69)z_э/z=2,22 в сравнении с равновитковой (х=0).According to (1) - (3) from the condition d (σ _d ) / d (x) = 0, the optimal x _opt = 0.40 is calculated, corresponding to σ _{d% min} : K _rev = 0.87791, R ² _d = 158, 52/30, R _o = 87.6 · 0.87791 / 11π and σ _{d% min} = 6.69 (for z _e = 3 (N-2x) = 3 · 29.2 = 87.6), and at x = 0-σ _d% = 14.35, i.e. the value of σ _{d% of the} winding in FIG. 1 decreases by 14.35 / 6.69 = 2.15 times due to the elimination of harmonic MDS ν = 1/11, and taking into account changes in K _rev , z _e its efficiency is K _eff (0.87791 / 0.82666) (14.35 / 6.69) z _e / z = 2.22 in comparison with an equal-turn (x = 0).

Подобным образом по фиг.5...8 для 2р=26: К_об=0,809086+х0,1002054, R² _д=(114-24x+72x²)/30 и при x_опт=0,36-К_об=0,84583, σ_д%мин=10,04 (для z_э=3N=90), а при х=0-σ_д%=19,54, т.е. σ_д% обмотки по фиг.5 снижается в 19,54/10,04=1,95 раза из-за устранения гармонической МДС ν=1/13 и К_эф=2,03. По сравнению с m′=6-зонной обмоткой при 2р=26, z=90, q=z/6p=15/13, y_к=4, K_об=0,9268, σ_д%=16,68, m′=3-зонная обмотка имеет пониженное σ_д% в 16,68/10,04=1,66 раза и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) групп.Similarly, in Fig. 5 ... 8 for 2p = 26: K _r = 0.809086 + x0.1002054, R ² _d = (114-24x + 72x ² ) / 30 and for x _opt = 0.36-K _r = 0.84583, σ _{d% min} = 10.04 (for z _e = 3N = 90), and at x = 0-σ _d% = 19.54, i.e. σ _{d% of the} winding of FIG. 5 decreases by 19.54 / 10.04 = 1.95 times due to the elimination of harmonic MDS ν = _1/13 and K _eff = 2.03. Compared with m ′ = 6-zone winding at 2р = 26, z = 90, q = z / 6p = 15/13, y _к = 4, K _rev = 0.9268, σ _d% = 16.68, m ′ = 3-zone winding has a reduced σ _d% of 16.68 / 10.04 = 1.66 times and is much easier to manufacture due to half the number (3p) of groups.

Применение предлагаемой обмотки на статоре АД позволяет снижать добавочные потери в стали и моменты от гармонических 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 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 = 90 · c grooves at 2p = 22 · s poles with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 30/11, made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 33G · With and grouping coils in a series of 3 3 3 2 3 3 3 2 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 with the numbers of turns (1-x) w _k (1 + x) w _k (1-x) w _k and dvuhkatushechnye - y _n = 5, 3 (1 + x) w _k (1+ x) w _to turns at a value of x = 0.40 and such a distribution of unequal coils is repeated in each subsequent grouping where c = 1, 2, 3, ...; 2w _to - the number of turns completely filled with winding grooves.

2. Three-phase two-layer electromachine winding in z = 90 · c grooves at 2p = 26 · s poles with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 30/13, made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 39G · With and grouping coils in a row 3 2 2 3 2 2 3 2 2 3 2 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 = 5 , 3, 1 with the numbers of turns (1-x) w _k , w _k , (1-x) w _k , and two- _{coil ones yi} = 4, 2 s (1 + x) w _k , w _to turns in 2G , 3G, 5G, 6G, 8G, 9G and (1 + x) w _to , (1-x) w _to 12G turns, y _pi = 3, 3 s (1 + x) w _to , w _to 11G turns and w _k , (1 + x) w _k in 13G with x = 0.36 and so The th distribution of unequal coils is repeated in each subsequent grouping, where c = 1, 2, 3, ...; 2w _to - the number of turns of each groove.