RU2328811C2

RU2328811C2 - THREE-PHASE DOUBLE-LAYER ELECTRIC MACHINE WINDING IN z=81·c GROOVES AT 2p=22·c AND 2p=26·c POLES

Info

Publication number: RU2328811C2
Application number: RU2004135271/09A
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: RU2004135271A

Abstract

FIELD: electric machine industry.

SUBSTANCE: three-phase double-layer electric machine winding in z=81·c grooves: 1) at 2p=22·c poles with number of grooves per pole and phase q=z/3p=27/11 is made from 3p·c coil groups with numbers from 1G to 33G·c and grouping of coils by row 32323232322, which is repeated 3c times: in the first grouping 1G...11G three-coil groups have coil steps in grooves y_gi=6, 4, 2 c (1-x)w_c, w_c, (1-x)w_c with turns in 1G, 9G and (1-x)w_c, (1+x)w_c, (1-x)w_c in 3G, 5G, 7G, and double-coil - y'_gi=5, 3 c w_c, (1+x)w_c with turns at x=0.43; 2) at 2p=26·c poles with number of grooves per pole and phase q=z/3p=27/13 performed from 3p·c coil groups with numbers from 1G to 39G·c and grouping of coils by row 3222222222222, which is repeated 3·c times: in the first grouping 1G...13G coils have steps by grooves y_g=3 with number of coils (1-x)w_c, w_c, (1-x)w_c, in 1G, (1+x)w_c, (1-x)w_c in 2G, 3G, 5G, 6G, (1-x)w_c, (1+x)w_c in 9G, 10G, 11G, 12G, 13G and y'_G1=4,2 c (1+x)w_c, (1-x)w_c in 7G, 8G at value x=0.44. 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=27/11 and q=27/13) 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 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 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.Known loop two-layer symmetrical m = 3-phase, 2p - pole windings, 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=81·с пазах при 2р=22·с и 2p=26·с полюсах, выполняемой с q=z/3p=27/p (N=27) 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 = 81 · s grooves at 2p = 22 · s and 2p = 26 · s poles, performed with q = z / 3p = 27 / p (N = 27 ) 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=81·с пазах: 1) при 2р=22·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=27/11, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...33Г·с и группировкой катушек по ряду 32323232322, повторяемому 3·с раз: в первой группировке 1Г...11Г группы трехкатушечные имеют шаги катушек по пазам y_пi=6, 4, 2 с (1-x)w_к, w_к, (1-x)w_к витками в 1Г, 9Г и (1-x)w_к, (1+x)w_к, (1-х)w_к в 3Г, 5Г, 7Г, а двухкатушечные - y'_пi=5, 3 с w_к, (1+х)w_к витками при значении х=0,43;The solution of this problem is achieved by the fact that for m = 3-phase two-layer electric machine winding in z = 81 · with grooves: 1) at 2р = 22 · with poles with the number of grooves per pole and phase q = 27/11, made of 3р · from the coil groups with numbers 1Г ... 33Г · s and the grouping of coils in a row 32323232322 repeated 3 · s times: in the first grouping 1Г ... 11Г groups of three-coil have coil steps in grooves y _pi = 6, 4, 2 s ( 1-x) w _k , w _k , (1-x) w _k turns in 1G, 9G and (1-x) w _k , (1 + x) w _k , (1-x) w _k in 3G, 5G , 7G, and dvuhkatushechnye - y _'pi = 5, 3 w _k (1 + x) w turns _to a value of x = 0.43;

2) при 2р=26·с полюсах с числом пазов на полюс и фазу q=27/13, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...39Г·с и группировкой катушек по ряду 3222222222222, повторяемому 3·с раз: в первой группировке 1Г...13Г катушки имеют шаги по пазам y_п=3 с числами витков (1-х)w_к, w_к, (1-х)w_к в 1Г, (1+x)w_к, (1-x)w_к в 2Г, 3Г, 4Г, 5Г, 6Г, (1-x)w_к, (1+x)w_к в 9Г, 10Г, 11Г, 12Г, 13Г и y'_пi=4, 2 с (1+x)w_к, (1-x)w_к в 7Г, 8Г при значении х=0,44. Такие распределения неравновитковых катушек повторяются в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3,...; 2w_к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.2) at 2p = 26 · s poles with the number of grooves per pole and phase q = 27/13, made of 3p · s coil groups with numbers 1G ... 39G · s and grouping coils in a row 3222222222222, repeated 3 · s times : in the first grouping 1G ... 13G coils have steps along the grooves y _n = 3 with the number of turns (1-x) w _k , w _k , (1-x) w _k in 1G, (1 + x) w _k , (1-x) w _k in 2G, 3G, 4G, 5G, 6G, (1-x) w _k (1 + x) w _k in 9D, 10D, 11D, 12D, 13D and y _'pi = 4, 2 s (1 + x) w _k , (1-x) w _k in 7G, 8G with x = 0.44. 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=81 для 2р=22 с группами 1Г...33Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=27 пазов с номерами 1...27 снизу, чередованиями фазных зон в последовательности A-B-C, X-Y-Z в верхнем и нижнем слое, где зачерненные пазы имеют неполное заполнение при эквивалентных z_э=3(N-x), полностью заполненных пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 16Г; 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), х=0,5 (фиг.4). На фиг.5...8 показано то же, что и на фиг.1...4, но для обмотки при 2р=26 при оси симметрии в 1Г и z_э=3(N-2х). Такие m'=3-зонные обмотки по фиг.1 и 5 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-z=162.Figure 1 shows a scan of the groove layers of the proposed winding with c = 1 and z = 81 for 2p = 22 with groups 1G ... 33G (numbered above) for z '= z / 3 = 27 grooves with numbers 1 ... 27 below, 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 (Nx), completely filled grooves; figure 2 shows a diagram of the shifts of the axes of the groups of zones A relative to the axis of symmetry 16G; 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), x = 0.5 (figure 4). Figure 5 ... 8 shows the same as figure 1 ... 4, but for winding at 2p = 26 with an axis of symmetry of 1G and z _e = 3 (N-2x). Such m '= 3-zone windings of FIGS. 1 and 5 are connected when series groups of zones A, B, C are connected in phases I, II, III, and the phases can be mated in Y or Δ; with, for example, c = 2-z = 162.

Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент К_обо по коэффициентам укорочения K_у=sin(90°y_к/τ_п) при y_к=4, τ_п=z/2p=81/22, распределения К_р=sin(60°)/Nsin60°/N равен К_обо=К_yК_р=0,81959; при х≠0 к К_обо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при α_п=360°/z=40°/9: -x2(0,54951+0,753436)cos2α_п=-x2,57459 для 1Г+31Г, -х(0,54951-0,99080+0,753436)(1+2cosα_п)=-x0,93456 для 16Г+7Г+25Г, 2x0,95789(cos0,5α_п+cos1,5α_п+cos2,5α_п)=+x5,69763 для 4Г+28Г+10Г+22Г+13Г+19Г при К_yi=0,54951 (y_пi=6), 0,99080 (y_пi=4), 0,753436 (y_пi=2), 0,95789 (y_пi=3), K_обоN=22,12895, ∑х=+2,1885 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 = 81/22, distribution K _p = sin (60 °) / Nsin60 ° / N is equal to K _about = K _y To _p = 0.81959; when x ≠ 0 is added to the K value _about neravnovitkovosti coils defined by _claim 2, when α = 360 ° / z = 40 ° / 9: -x2 (0,54951 + 0,753436) cos2α for _n = -x2,57459 1G + 31G, -x (0.54951-0.99080 + 0.753436) (1 + 2cosα _p ) = - x0.93456 for 16G + 7G + 25G, 2x0.95789 (cos0.5α _p + cos1.5α _p + cos2.5α _n ) = + x5.69763 for 4G + 28G + 10G + 22G + 13G + 19G at K _yi = 0.54951 (y _pi = 6), 0.99080 (y _pi = 4), 0.753436 (y _pi = 2), 0.95789 (y _pi = 3), K _about N = 22.12895, ∑х = + 2.1885 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//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=27 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 = 27 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=0,43, соответствующее σ_д%мин: К_об=0,86827, R² _д=117,8887/27, R_o=79,71·0,86827/11π, σ_д%мин=8,86 для z_э=3(N-х)=3·26,57=79,71, а при х=0-σ_д%=20,43, т.е. значение σ_д% обмотки фиг.1 снижается в 20,43/8,86=2,31 раза, а с учетом повышения К_об ее эффективность равна K_эф=(0,86827/0,81959)(20,43/8,86)z_э/z=2,40.According to (1) - (3) from the condition d (σ _d ) / d (x) = 0, the optimal x _opt = 0.43 is calculated, corresponding to σ _{d% min} : K _rev = 0.86827, R ² _d = 117, 8887/27, R _o = 79.71 · 0.86827 / 11π, σ _{d% min} = 8.86 for z _e = 3 (N-x) = 3 · 26.57 = 79.71, and at x = 0-σ _d% = 20.43, i.e. the value of σ _{d% of the} winding of Fig. 1 decreases by 20.43 / 8.86 = 2.31 times, and taking into account the increase in K _, its efficiency is K _eff = (0.86827 / 0.81959) (20.43 / 8 86) z _e / z = 2.40.

Подобным образом по фиг.5...8 для 2р=26: К_об=(22,29663+х1,6189)/(27-2х), R² _д=(87-18х+34х²)/27 и при х_опт=0,44-К_об=0,8809, σ_д%мин=11,06 для z_э=3(N-2х)=78,36, а при х=0-σ_д%=20,12, т.е. σ_д% обмотки по фиг.5 снижается в 20,12/11,06=1,82 раза (из-за устранения гармонической МДС ν=1/13) при К_эф=1,88.Similarly, in Fig. 5 ... 8 for 2p = 26: K _about = (22.29663 + x1.6189) / (27-2x), R ² _d = (87-18x + 34x ² ) / 27 and for x _opt = 0.44-K _r = 0.8809, σ _{d% min} = 11.06 for z _e = 3 (N-2x) = 78.36, and for x = 0-σ _d% = 20.12 , i.e. σ _{d% of the} winding of FIG. 5 decreases by 20.12 / 11.06 = 1.82 times (due to elimination of harmonic MDS ν = 1/13) at K _eff = 1.88.

В сравнении с m'=6-зонными обмотками при 2р=26, z=81, q=z/6p=27/22 и 27/26 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 at 2p = 26, z = 81, q = z / 6p = 27/22 and 27/26 proposed m' = 3-gap windings are reduced σ _d% and significantly 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 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 electric machine winding in z = 81 · with grooves at 2р = 22 · with poles with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 27/11, made of 3Р · from coil groups with numbers from 1Г to 33Г · With and grouping coils in a series of 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 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 (1-x) w _to , w _to , (1-x) w _to turns in 1G, 9G and (1-x) w _to , (1 + x) w _to , (1-x) w _to in 3G, 5G, 7G, and dvuhkatushechnye - y _'pi = 5, 3 w _k (1 + x) w turns _to a value of x = 0.43, and this distribution is repeated neravnovitkovyh coils 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 in z = 81 · c grooves at 2p = 26 · s poles with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 27/13, made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 39G with and grouping coils in a series of 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 repeated 3 · s times, characterized in that in the first group 1G ... 13G coils have groove steps y _p = 3 with the number of turns (1-x) w _to , w _to , (1-x) w _to in 1G, (1 + x) w _to , (1-x) w _to 2G, 3G, 4G, 5G, 6G, (1- x) w _k , (1 + x) w _k in 9G, 10G, 11G, 12G, 13G and _yi = 4, 2 s (1 + x) w _k , (1-x) w _k in 7G, 8G at x = 0.44 and such a distribution of unequal coils is repeated in each subsequent s group, where c = 1, 2, 3, ...; 2w _to - the number of turns of the grooves, completely filled with a winding.