RU2335064C2

RU2335064C2 - ELECTRIC MACHINE THREE-PHASE DOUBLE-LAYER WINDING AT 2p=26·c POLES IN z=126·c AND z = 129·c SLOTS

Info

Publication number: RU2335064C2
Application number: RU2004133223/09A
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: 2004-11-15
Filing date: 2004-11-15
Publication date: 2008-09-27
Also published as: RU2004133223A

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and aims at reducing differential dissipation factor σ_dof the electric machine symmetric divided loop with m'=3-section furnished with 2p=16·c poles (q=42/13 and q=43/13). For this, the three-phase machine winding at 2p=26·c poles is made up of 3p·c coil groups with the numbers 1"Г"...39"Г"·c, i.e. 1) in z=126·c slots with the number of slots per a pole and phase q=42/13 and the group 4333433343333, the coils of the first group 1"Г"...13"Г" feature the pitch over the slots y_s=5 with (1-x)w_c, w_c, w_c(1-x)w_c with the turns of the group of four-coil w_c, (1+x)w_c, (1-x)w_c of the group 2"Г", 6"Г", 10"Г", (1-x)w_c, (1+x)w_c, w_c of the group 4"Г", 8"Г", 13"Г" and y'_si=7, 5, 3 c (1-x)w_c, (1+x)w_c, w_c with the turns of the group 3"Г", 7"Г", 11"Г", 12"Г" at x=0.50; 2) in z=129c slots with the number of slots per a pole and phase q=43/13 and the coil group 4334334334333, i.e. in the first group 1"Г"...13"Г" the four-coil groups feature the coil pitch over the slots y_si=8, 6, 4, 2 with the number of turns (1-x)w_c, w_c, w_c, (1-x)w_c, while the three-coil group feature the coil pitch over the slots y'_si=7, 5, 3 with w_c, (1+x)w_c, w_c in 2"Г", 3"Г", 5"Г", 6"Г", 8"Г", 9"Г", 25"Г", y_s=5 with w_c, (1+x)w_c, (1-x)w_c in 11"Г" and (1-x)w_c, (1+x)w_c, w_c in 13"Г" at x=0.40. The aforesaid distributions of coils with unequal number of turns are repeated in every following group, where c=1, 2, 3...; 2w_c is a number of coil turns filled completely with the winding.

EFFECT: reducing winding differential dissipation factor.

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 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 ν>0 при прямом (+) или встречном (-) вращении.Known two-layer loop symmetrical 3-phase, 2p-pole windings are known, made 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 [A. Voldek 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 при 2р=26с полюсах в z=126·с, z=129·с пазах, выполняемой с q=z/3p=N/13 (N=42 и 43) из 3рс катушечных 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 = 26c poles at z = 126 · s, z = 129 · with grooves performed with q = z / 3p = N / 13 (N = 42 and 43 ) from 3pc coil groups according to known groupings of coils in groups [Livshits-Garik M., Windings of alternating current machines / Transl. 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 2р=26·с полюсах, выполняемой из 3р·с катушечных групп с номерами 1Г...39Г·с:The solution of this problem is achieved by the fact that for m = 3-phase two-layer electric machine winding at 2p = 26 · s poles, made of 3p · s coil groups with numbers 1G ... 39G · s:

1) в z=126c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=42/13, группировкой по ряду 4 3 3 3 4 3 3 3 4 3 3 3 3: в первой группировке 1Г...13Г катушки имеют шаги по пазам y_п=5 с (1-x)w_к, w_к, w_к (1-x)w_к витками групп четырехкатушечных, w_к, (1+x)w_к, (1-x)w_к групп 2Г, 6Г, 10Г, (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к групп 4Г, 8Г, 13Г и y'_пi=7, 5, 3 с (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к витками групп 3Г, 7Г, 11Г, 12Г при значении х=0,50;1) in z = 126c grooves with the number of grooves per pole and phase q = 42/13, grouped in a series 4 3 3 3 4 3 3 3 4 3 3 3 3: in the first group, 1G ... 13G coils have groove steps y _p = 5 s (1-x) w _k , w _k , w _k (1-x) w _k turns of four-coil groups, w _k , (1 + x) w _k , (1-x) w _k 2G groups, 6G, 10G, (1-x) w _k , (1 + x) w _k , w _k groups of 4G, 8G, 13G and y ' _pi = 7, 5, 3 s (1-x) w _k , (1+ x) w _to , w _to turns of groups 3G, 7G, 11G, 12G with a value of x = 0.50;

2) в z=129c пазах с числом пазов на полюс и фазу q=43/13 и группировкой по ряду 4 3 3 4 3 3 4 3 3 4 3 3 3: в первой группировке 1Г...13Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам y_пi=8, 6, 4, 2 с числами витков (1-x)w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к, а трехкатушечные - y'_пi=7, 5, 3 с w_к, (1+x)w_к, w_к в 2Г, 3Г, 5Г, 6Г, 8Г, 9Г, 25Г, y_п=5 с w_к, (1+x)w_к, (1-x)w_к в 11Г и (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к в 13Г при x=0,40. Такие распределения неравновитковых катушек повторяется в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3; 2w_к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.2) in z = 129c grooves with the number of grooves per pole and phase q = 43/13 and grouping in a row 4 3 3 4 3 3 4 3 3 4 3 3 3: in the first group 1G ... 13G the four-coil groups have coil steps in the grooves y _pi = 8, 6, 4, 2 with the number of turns (1-x) w _k , w _k , w _k , (1-x) w _k , and the three-coil ones y ' _pi = 7, 5, 3 s w _k , (1 + x) w _k , w _k in 2G, 3G, 5G, 6G, 8G, 9G, 25G, y _n = 5 s w _k , (1 + x) w _k , (1-x) w _k at 11G and (1-x) w _k , (1 + x) w _k , w _k at 13G at x = 0.40. 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 2р=26 с группами 1Г...39Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=42 пазов с номерами 1...42 снизу, чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С и X-Y-Z в верхнем и нижнем слое, где зачерненные пазы имеют неполное заполнение при эквивалентных z_э=3(N-6х) полностью заполненных пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 31Г; на фиг.3 и 4 по треугольной сетке при ее стороне в единицу длины построены многоугольники МДС обмотки 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 при z=129 (для z'=z/3=43), оси симметрии в 25Г и z_э=3(N-х). 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 II, 27Г+(3к)Г=27Г, 30Г, 33Г,... в III, а фазы могут сопрягаться в Y или Δ; при, например, с=2 обмотки имеют 2p=52 при z=252 и z=258.Figure 1 shows a scan of the groove layers of the proposed winding with c = 1 and 2p = 26 with groups 1G ... 39G (numbered above) for z '= z / 3 = 42 grooves with numbers 1 ... 42 from the bottom, phase alternations zones in the sequence A-B-C and XYZ in the upper and lower layer, where the blackened grooves are incomplete with equivalent z _e = 3 (N-6x) 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 31G; figure 3 and 4 on a triangular grid with its side per unit length constructed polygons MDS winding figure 1 at x = 0, figure 3 and x = 0.5, figure 4. Figure 5 ... 8 shows the same as figure 1 ... 4, but with z = 129 (for z '= z / 3 = 43), the axis of symmetry is 25G and z _e = 3 ( Nx). 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 II, 27G + (3k) G = 27G, 30G, 33G, ... in III, and the phases can mate in Y or Δ; with, for example, c = 2, the windings have 2p = 52 at z = 252 and z = 258.

Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент К_об по коэффициентам укорочения К_у=sin(90°y_к/τ_п) при y_к=5, τ_п=z/2р=63/13, распределения К_р=sin(60°)/Nsin60°/N равен К_об=К_уК_р=0,82605; при х≠0 к К_об добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при α_п=360°/z=20°/7:-x(0,521435+0,603804)(1+2cos_αп)=-x3,37292 для 31Г+1Г+22Г, х(0,998757-0,766044)(cos0,5α_п+cos1,5α_п)=+x0,929404 для 7Г+16Г+25Г+37Г, 2х0,998757 [cos2,5α_п-cos(2,5+13)a_п+cos3,5α_п-cos(3,5+13)α_п+cos(4,5α_п-cos(4,5+13)α_п]=+х1,82403 для 4Г+19Г+10Г+13Г+28Г+24Г при K_yi=0,521435 (y_пi=8), 0,603804 (y_пi=2), 0,766044 (y'_пi=7), 0,998757 (y'_пi=5). K_обN=34,69414, ∑x=-0,6195, тогдаFor the winding of Fig. 1, equal-rotational (x = 0), the winding coefficient K _ob with the shortening coefficients K _y = sin (90 ° y _k / τ _p ) for y _k = 5, τ _p = z / 2p = 63/13, distribution K _p = sin (60 °) / Nsin60 ° / N is equal to K _about = K _at K _p = 0.82605; when x ≠ 0, the value of the non-uniformity of the coils, which is determined by FIG. 2 for α _p = 360 ° / z = 20 ° / 7: -x (0.521435 + 0.603804) (1 + 2cos _αп ) = - is added to K _about x3.37292 for 31G + 1G + 22G, x (0.998757-0.766044) (cos0.5α _n + cos1.5α _n ) = + x0.929404 for 7G + 16G + 25G + 37G, 2x0.998757 [cos2 , 5α _p -cos (2,5 + 13) a _p + cos 3,5,5 _p -cos (3,5 + 13) α _p + cos (4,5α _p -cos (4,5 + 13) α _p ] = + x 1.82403 for 4G + 19G + 10G + 13G + 28G + 24G at K _yi = 0.521435 (y _pi = 8), 0.603804 (y _pi = 2), 0.766044 (y ' _pi = 7) , 0.998757 (y ' _pi = 5) .K _about N = 34.69414, ∑x = -0.6195, 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=42 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 = 42 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=0,50, соответствующее σ_д%мин: К_об=0,88165, R² _д=280,5/42, R_o=117·0,88165/13π, σ_д%мин=4,69 для z_э=3(N-6x)=3·39=117, а при х=0 - σ_д%=9,98, т.е. значение σ_д% обмотки по фиг.1 снижается в 9,98/4,69=2,13 раза (из-за устранения гармонической МДС ν=1/13); с учетом изменений К_об, z_э ее эффективность равна K_эф=(0,88165/0,82605) (9,98/4,69)z_э/z=2,11. По сравнению с m'=6-зонной обмоткой при 2р=26, z=126, q=z/6p=21/13, y_п=4, K_об=0,9193 и σ_д%=5,37 предлагаемая m'=3-зонная обмотка имеет пониженное σ_д% в 5,37/4,69=1, 4 раза и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.According to (1) - (3) from the condition d (σ _d ) / d (x) = 0, the optimal x _opt = 0.50 corresponding to σ _{d% min is} calculated: K _rev = 0.88165, R ² _d = 280, 5/42, R _o = 117 · 0.88165 / 13π, σ _{d% min} = 4.69 for z _e = 3 (N-6x) = 3 · 39 = 117, and at x = 0 - σ _d% = 9.98, i.e. the value of σ _{d% of the} winding of FIG. 1 decreases by 9.98 / 4.69 = 2.13 times (due to the elimination of harmonic MDS ν = 1/13); taking into account changes To _about , z _e its effectiveness is K _eff = (0.88165 / 0.82605) (9.98 / 4.69) z _e / z = 2.11. Compared with m '= 6-zone winding at 2p = 26, z = 126, q = z / 6p = 21/13, y _p = 4, K _rev = 0.9193 and σ _d% = 5.37, the proposed m '= 3-zone winding has a reduced σ _d% of 5.37 / 4.69 = 1, 4 times and is much easier to manufacture due to half the number (3p) of coil groups.

Подобным образом по фиг.5...8: К_об=(35,5616+х2,9235)/(43-х), R² _д=(322-26х+98x²)/43, х_опт=0,40, К_об=0,8622 и σ_{д% мин}=4,55, а при х=0-σ_д%=9,74 и К_эф=2,21.Similarly, in Fig.5 ... 8: K _about = (35.5616 + x2.9235) / (43-x), R ² _d = (322-26x + 98x ² ) / 43, x _opt = 0, 40, K _rev = 0.8622 and σ _{d% min} = 4.55, and at x = 0-σ _d% = 9.74 and K _eff = 2.21.

Применение предлагаемой обмотки на статоре АД позволяет снижать добавочные потери в стали и моменты от гармонических поля, улучшать виброакустические характеристики, повышать КПД и 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 and cosφ ₁ , and in synchronous generators it improves the shape of the output voltage curve.

Claims

1. Three-phase two-layer electric machine winding at 2p = 26 · with poles in z = 126 · c grooves with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 42/13, made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 39G · With and the grouping of coils in a series of 4 3 3 3 4 3 3 3 4 3 3 3 3, repeated 3 · s times, characterized in that in the first group of 1G ... 13G coils have groove steps in _n = 5 · s (1-x) w _to , w _to , w _to , (1-x) w _to turns of four-coil groups, w _to , (1 + x) w _to , (1-x) w _to groups of 2G, 6G, 10G, (1-x) w _k (1 + x) w _a, w _to 4D groups, 8D, 13D and y _'pi = 7, 5, 3 (1-x) w _k (1 + x) w _to , w _to turns of groups 3G, 7G, 11G, 12G with x = 0.50, and this distribution coil 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.

2. Three-phase two-layer electric machine winding at 2p = 26 · with poles in z = 129 · c grooves with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 43/13, made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 39G · With and the grouping of coils in a series of 4 3 3 4 3 3 4 3 3 4 3 3 3, repeated 3 · s times, characterized in that in the first group of 1G ... 13G four-coil groups have coil steps in grooves at _pi = 8 , 6, 4, 2 with the numbers of turns (1-x) w _k , w _k , w _k , (1-x) w _k , and the three-coil ones - y ' _pi = 7, 5, 3 with w _k , (1+ x) w _k, w _k in 2G, 3G, 5G, 6G, 8G, 9G, 25G, y _n = 5 w _k (1 + x) w _k (1-x) w _k in 11D and (1 -x) w _k , (1 + x) w _k , w _k in 13G with x = 0.40, and such a distribution the 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.