RU2328810C2

RU2328810C2 - THREE-PHASE DOUBLE-LAYER ELECTRIC MACHINE WINDING AT 2p=26 c POLES IN z=60·c AND z=63·c GROOVES

Info

Publication number: RU2328810C2
Application number: RU2004135270/09A
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: RU2004135270A

Abstract

FIELD: electric machine industry.

SUBSTANCE: three-phase double-layer electric machine winding at 2p=26c poles, made of 3p·c coil groups with numbers 1G...39Gc: 1) in z=60 c grooves with number of grooves per pole and phase q=20/13 and grouping by row 2212121212121: in the first grouping 1G...13G double-coil groups have coil steps by grooves y_gi=3, 1 c w_c, (1-x)w_c turns, and single-coil at y_g=2·c (1+x)w_c turns with value x=0.59; 2) in z=63·c grooves with number of grooves per pole and phase q=21/13 and grouping by row 2212212122121: in the first grouping 1G...13G double-coil groups have steps of coils by grooves y_gi=3. 1 c w_c, (l-x)w_c turns, and single-coil at y_g=2-c (1+x)w_K turns at value x=0.62. Such distribution of coils with unequal number of turns is repeated in every subsequent grouping, where c=1, 2, 3,...; 2w_c - number of grooves turns that are completely filled with winding.

EFFECT: reduction of differential scattering coefficient σ_s for symmetric m'=3 -zone electric machine fractional (q=20/13 and q=21/13) 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'p катушечных групп с катушками равно-шаговыми 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 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 ν>0 при прямом (+) или встречном (-) вращении.Known loop two-layer symmetrical m = 3-phase, 2p-pole windings, performed in z grooves from m'p coil groups with coils equal-stepped or concentric with an average step along 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 [A. Voldek 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 harmonic ν> 0 for forward (+) or counter (-) rotation.

В изобретении ставится задача снижения дифференциального рассеяния m'=3-зонной обмотки при 2р=26·с полюсах в z=60·c и z=63·с пазах, выполняемой с q=z/3p=N/13 (N=20 и 21) из 3р·с групп по известным группировкам катушек в группах [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока./Пер. с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.225], повторяемым 3·с раз.The invention aims to reduce the differential scattering m '= 3-zone winding at 2p = 26 · with poles at z = 60 · s and z = 63 · with grooves performed with q = z / 3p = N / 13 (N = 20 and 21) from 3p · s groups according to known groupings of coils in groups [Livshits-Garik M. Windings of AC machines. / Per. from English L .: SEI, 1959, p.225], repeated 3 · s times.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной двухслойной электромашинной обмотки при 2p=26c полюсах, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...39Г·с: 1) в z=60·с пазах с числом пазов на полюс и фазу q=20/13 и группировкой по ряду 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1: в первой группировке 1Г...13Г группы двухкатушечные имеют шаги катушек по пазам y_пi=3, 1 с w_к, (1-x)w_к витками, а однокатушечные при y_п=2-с (1+х)w_к витками при значении х=0,59; 2) в z=63·с пазах с числом пазов на полюс и фазу q=21/13 и группировкой по ряду 2212212122121: в первой группировке 1Г...13Г группы двухкатушечные имеют шаги катушек по пазам y_пi=3, 1 с w_к, (1-х)w_к витками, а однокатушечные при y_п=2-с (1+x)w_к витками при значении х=0,62. Такие распределения неравновитковых катушек повторяются в каждой последующей группировке, где c=1, 2, 3,...; 2w_к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.The solution of this problem is achieved by the fact that for m = 3-phase two-layer electric machine winding at 2p = 26c poles, made of 3p · s coil groups with numbers 1G ... 39G · s: 1) in z = 60 · with grooves with the number grooves per pole and phase q = 20/13 and grouped in a row 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1: in the first group 1G ... 13G the two-coil groups have coil steps in grooves y _pi = 3, 1 s w _to , (1-x) w _to turns, and single-coil to y _p = 2-s (1 + x) w _to turns at a value of x = 0.59; 2) in z = 63 · with grooves with the number of grooves per pole and phase q = 21/13 and grouping in a series 2212212122121: in the first grouping 1G ... 13G of the group, the two-coil have coil steps along grooves y _pi = 3, 1 with w _k , (1-x) w _to turns, and single-coil to y _p = 2-s (1 + x) w _to turns at a value of x = 0.62. Such distributions of unequal coils are repeated in each subsequent grouping, where c = 1, 2, 3, ...; 2w _to - the number of turns of the grooves, completely filled with a winding.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1 и z=60, 2р=26с группами 1Г...39Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=20 пазов с номерами 1...20 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-х) полностью заполненных пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 34Г; на фиг.3 и 4 по треугольной сетке при ее стороне в 0,5 единиц 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 z=63 и оси симметрии в 16Г, z_э=3(N-3х). Такие m'=3-зонные обмотки по фиг.1, 5 соединяются при последовательно-согласном включении групп 1Г+(3к)Г=1Г, 4Г, 7Г,... в фазе I, 14Г+(3к)Г=14Г, 17Г, 20Г,... в фазе II, 27Г+(3к)Г=27Г, 30Г, 33Г,... в фазе III, а фазы могут сопрягаться в Y или Δ; при, например, с=2-2р=52 при z=120, 126.Figure 1 shows a scan of the groove layers of the proposed winding with c = 1 and z = 60, 2p = 26c with groups 1G ... 39G (numbered above) for z '= z / 3 = 20 grooves with numbers 1 ... 20 from the bottom , by alternating phase zones in the sequence ABC, XYZ in the upper and lower layer, where the blackened grooves are incomplete with equivalent z _e = 3 (N-x) completely filled grooves; figure 2 shows a diagram of the shifts of the axes of the groups of zones And relative to the axis of symmetry 34G; Figures 3 and 4 along a triangular grid with its side of 0.5 units of 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 with z = 63 and the axis of symmetry in 16G, z _e = 3 (N-3x). Such m '= 3-zone windings according to figures 1, 5 are connected when the groups 1G + (3k) G = 1G, 4G, 7G, ... in phase I, 14G + (3k) G = 14G are connected in series-consonant 17G, 20G, ... in phase II, 27G + (3k) G = 27G, 30G, 33G, ... in phase III, and the phases can mate in Y or Δ; with, for example, c = 2-2p = 52 with z = 120, 126.

Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент К_обо по коэффициентам укорочения K_y=sin(90°y_к/τ_п) при y_к=2, τ_п=z/2p=30/13, распределения K_p=sin(60°)/Nsin60°/N равен K_обо=K_yK_p=0,80929; при х≠0 к К_обо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при α_п=360°/z=6,0°: -x0,629320(1+2cosα_п+2cos2α_п+2cos3α_п)=-x4,30924 для 34Г+1Г+283Г+4Г+25Г+10Г+19Г, 2x0,978148(cos0,5α_п+cos1,5α_п+cos2,5α_п)=x5,77546 для 7Г+22Г+16Г+13Г+16Г+31Г+37Г при K_уi=0,62932 (y_пi=1), 0,978148 (y_п=2), K_обоN=16,858 и ∑х=+1,46622, тогдаFor the winding of Fig. 1, equal-rotational (x = 0), the winding coefficient K _ob for shortening coefficients K _y = sin (90 ° y _k / τ _p ) for y _k = 2, τ _p = z / 2p = 30/13, distribution K _p = sin (60 °) / Nsin60 ° / N is equal to K _about = K _y K _p = 0.80929; when x ≠ 0 is added to the K value _about neravnovitkovosti coils defined by _claim 2, when α = 360 ° / z = 6,0 °: -x0,629320 ( 1 + 2cosα _n + 2cos2α _n + 2cos3α _n) = - x4 , 30924 for 34G + 1G + 283G + 4G + 25G + 10G + 19G, 2x0.978148 (cos0.5α _n + cos1.5α _n + cos2.5α _n ) = x5.77546 for 7G + 22G + 16G + 13G + 16G + 31G + _yi 37g when K = 0,62932 (y _pi = 1), 0,978148 (y _f = 2), K _{is about} N = 16,858 and Σh + = 1.46622, then

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=20 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 = 20 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 х_опт=0,59, соответствующее σ_д%мин: К_об=0,87846, R² _д=38,1739/20, R_о=58,23·0,87846/13π, σ_д%мин=21,67 для z_э=3(N-х)=3·19,41=58,23, а при х=0-σ_д%=45,02, т.е. значение σ_д% обмотки по фиг.1 снижается в 45,02/21,67=2,08 раза (из-за устранения гармонической МДС ν=1/13), а с учетом изменений К_об и z_э ее эффективность равна К_эф=(0,87846/0,80929)(45,02/21,67)z_э/z=2,19.According to (1) - (3) from the condition d (σ _d) / d (x) = 0 is calculated optimal x _opt = 0.59, corresponding to σ _{d% m:} K _on = 0,87846, R ² _d = 38, 1739/20, R _o = 58.23 · 0.87846 / 13π, σ _{d% min} = 21.67 for z _e = 3 (N-x) = 3 · 19.41 = 58.23, and at x = 0-σ _d% = 45.02, i.e. the value of σ _{d% of the} winding in FIG. 1 decreases by 45.02 / 21.67 = 2.08 times (due to the elimination of harmonic MDS ν = 1/13), and taking into account changes in K _about and z _e its efficiency is K _eff = (0.87846 / 0.80929) (45.02 / 21.67) z _e / z = 2.19.

Подобным образом по фиг.5...8 для z=63: К_об=(16,7247+х0,0601)/(21-3х), R² _д=(45-22x+18х²)/21 и при х_опт=0,62-К_об=0,8758, σ_д%мин=20,24 для z_э=3(N-3х)=3·19,14=57,42, а при х=0-σ_д%=41,98, т.е. σ_д% обмотки по фиг.5 снижается в 41,98/20,24=2,07 раза при К_эф=2,08.Similarly, for 5 ... 8 z = 63: K _v = (16.7247 h0,0601 +) / (21-3h), R ² _d = (45-22x + 18x ²⁾ / 21 and x _opt = 0.62-K _r = 0.8758, σ _{d% min} = 20.24 for z _e = 3 (N-3x) = 3 · 19.14 = 57.42, and for x = 0-σ _d% = 41.98, i.e. σ _{d% of the} winding of FIG. 5 decreases by 41.98 / 20.24 = 2.07 times at K _eff = 2.08.

В сравнении с m'=6-зонными обмотками при q=z/6p=10/13<1 (z=60) и q=21/26<1 (z=63) предлагаемые m'=3-зонные обмотки имеют пониженное σ_д% и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.Compared with m '= 6-zone windings for q = z / 6p = 10/13 <1 (z = 60) and q = 21/26 <1 (z = 63), the proposed m' = 3-zone windings have a reduced σ _d% and much easier to manufacture due to half the number (3p) of coil 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 маломощных 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 low-power synchronous generators it improves the shape of the output voltage curve.

Claims

1. Three-phase two-layer electromachine winding at 2p = 26 · with poles in z = 60 · c grooves with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 20/13, made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 39G c and the grouping of coils in a row 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 repeated 3 · s times, characterized in that in the first group of 1G ... 13G groups, the two-coil ones have coil steps in grooves y _pi = 3, 1 s w _to , (1-x) w _to turns, and single-coil to y _p = 2-s (1 + x) w _to turns at a value of x = 0.59 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.

2. Three-phase two-layer electromachine winding at 2p = 26 · with poles in z = 63 · c grooves with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 21/13, made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 39G · With and grouping coils in a row 2 2 1 2 2 1 2 1 2 2 1 2 1, repeated 3 · s times, characterized in that in the first group of 1G ... 13G groups, the two-coil ones have coil steps in grooves y _pi = 3 , 1 s w _to , (1-x) w _to turns, and single-coil at y _p = 2-s (1 + x) w _to turns at a value of x = 0.62 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.