RU2335067C2

RU2335067C2 - ELECTRIC MACHINE THREE-PHASE DOUBLE-LAYER WINDING AT 2p=16·c POLES IN B z=3(8·b+7)·c SLOTS

Info

Publication number: RU2335067C2
Application number: RU2004135266/09A
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: 2008-09-27
Also published as: RU2004135266A

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 in z=3(8·b+7)·c=69·c, 93·c, 117·with slots at b=2, 3, 4 and the number of slots per a pole or phase q=z/3p=23/8, 31/8, 39/8. The proposed winding at 2p=16·c poles is made up of 3p·c coil groups with the numbers from 1"Г" to 24"Г"·c 1) in slots z=69c with q=23/8 and the coil group 33333332, in the coil group 1"Г"...8"Г" the coils feature the coil pitch over the slots y_si=6, 4, 2 c w_c, w_c, (1-x)w_c turns in 1"Г", 7"Г", w_c, (1+x)w_c, (1-x)w_c in 3"Г", 4"Г", 5"Г", y_s=4 c (1-x)w_c, (1+x)w_c, w_c in 2"Г", w_c, (1+x)w_c, (1-x)w_c in 6"Г" and (1+x)w_c in 8"Г" at x=0.56, 2) in z-93·with slots with q=31/8 and the coil group 44444443, the first coil group 1"Г"...8"Г", the coils feature the pitch over the slots y_s=6 with (1-x)w_c, w_c, (1+x)w_c, w_c turns in 1"Г", 2"Г", (1-x)w_c, w_c, (1+x)w_c, (1-x)w_c in 3"Г", (1-x)w_c, (1+x)w_c, w_c, (1-x)w_c in 5 "Г", w_c, (1+x)w_c, w_c, (1-x)w_c in 6"Г", 7"Г", w_c, (1+x)w_c, w_c in 8"Г" and y_si=9, 1, 5, 3 with (1-x)w_c, w_c, (1+x)w_c, w_c in 4"Г" at x=0.51, 3) in z=117c slots with q=39/8 and the coil group 55555554, the first coil group 1"Г"...8"Г" have the coil pitch over the slots y_si=11, 9, 7, 5, 3 with w_c, w_c, w_c, w_c, (1-x)w_c turns in 1"Г", 7"Г", w_c, w_c, (1+x)w_c, w_c, (1-x)w_c in 3"Г", 4"Г", 5"Г", y_si=7 with (1-x)w_c, w_c, (1+x)w_c, w_c, w_c in 2"Г", w_c, w_c, (1+x)w_c, w_c, (1-x)w_c in 6"Г" and w_c, (1+x)w_c, (1+x)w_c, w_c in 8"Г" at x=0.55. 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 slots filled completely with the winding.

EFFECT: reducing winding differential dissipation factor.

3 cl, 10 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 у_к≈τ_п=z/2p, числе пазов на полюс и фазу q=z/m'р, 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, 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'r, 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 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 2p=16·с полюсах в z=3(8·b+7)·c пазах при b=2, 3, 4, выполняемой из 3р·с катушечных групп с q=z/3p=N/8 (N=23, 31, 39) по известным группировкам катушек в группах [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/Пер.с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.225], повторяемым 3·c раз.The invention aims at reducing the differential scattering m '= 3-zone winding at 2p = 16 · s poles in z = 3 (8 · b + 7) · c grooves at b = 2, 3, 4, made of 3p · s coil groups with q = z / 3p = N / 8 (N = 23, 31, 39) according to well-known groupings of coils in groups [Livshits-Garik M. Windings of AC machines / Transl. from English. L .: SEI, 1959, p.225], repeated 3 · c times.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной двухслойной электромашинной обмотки при 2p=16·с полюсах:The solution of this problem is achieved by the fact that for m = 3-phase two-layer electric machine winding at 2p = 16 · with poles:

1) в z=69·с пазах с q=23/8 и группировке 33333332: в первой группировке 1Г...8Г катушки имеют шаги по пазам у_пi=6, 4, 2 с w_к, w_к, (1-х)w_к витками в 1Г, 7Г, w_к, (1+x)w_к, (1-x)w_к в 3Г, 4Г, 5Г, у_п=4 с (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к в 2Г, w_к, (1+х)w_к, (1-х)w_к в 6Г и по (1+х)w_к в 8Г при значении х=0,56;1) in z = 69 · with grooves with q = 23/8 and group 33333332: in the first group 1G ... 8G, the coils have steps along the grooves at _pi = 6, 4, 2 with w _k , w _k , (1- x) w _to turns in 1G, 7G, w _to , (1 + x) w _to , (1-x) w _to in 3G, 4G, 5G, y _n = 4 s (1-x) w _to , (1 + x) w _k , w _k in 2G, w _k , (1 + x) w _k , (1-x) w _k in 6G and (1 + x) w _k in 8G with x = 0.56;

2) в z=93·c пазах с q=31/8 и группировке 4 4 4 4 4 4 4 3: в первой группировке 1Г...8Г катушки имеют шаги по пазам у_п=6 с (1-х)w_к, w_к, (1+x)w_к, w_к витками в 1Г, 2Г, (1-x)w_к, w_к, (1+x)w_к, (1-x)w_к в 3Г, (1-x)w_к, (1+x)w_к, w_к, (1-x)w_к в 5Г, w_к, (1+x)w_к, w_к, (1-x)w_к в 6Г, 7Г, w_к, (1+x)w_к, w_к в 8Г и у_пi=9, 7, 5, 3 с (1-x)w_к, w_к, (1+х)w_к, w_к в 4Г при значении х=0,51;2) in z = 93 · c grooves with q = 31/8 and group 4 4 4 4 4 4 4 3: in the first group 1G ... 8G, the coils have groove steps in _n = 6 s (1-x) w _k , w _k , (1 + x) w _k , w _k turns in 1G, 2G, (1-x) w _k , w _k , (1 + x) w _k , (1-x) w _k in 3G, (1-x) w _k (1 + x) w _to, w _k, (1-x) w _k in 5G, w _k (1 + x) w _to, w _k, (1-x) w _to in 6G, 7G, w _k , (1 + x) w _k , w _k in 8G and y _pi = 9, 7, 5, 3 s (1-x) w _k , w _k , (1 + x) w _k , w _k in 4G with a value of x = 0.51;

3) в z=117с пазах с q=39/8 и группировке 5 5 5 5 5 5 5 4: в первой группировке 1Г...8Г катушки имеют шаги по пазам у_пi=11, 9, 7, 5, 3 с w_к, w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к витками в 1Г, 7Г, w_к, w_к, (1+x)w_к, w_к, (1-x)w_к в 3Г, 4Г, 5Г, у_п=7 с (1-x)w_к, w_к, (1+х)w_к, w_к, w_к в 2Г, w_к, w_к, (1+х)w_к, w_к, (1-x)w_к в 6Г и w_к, (1+x)w_к, (1+x)w_к, w_к в 8Г при значении х=0,55.3) z = grooves 117c with q = 39/8 and grouping 5 5 5 5 5 5 5 4: the first grouping 1G ... 8D coils have steps at the grooves _pi = 11, 9, 7, 5, 3 w _to , w _to , w _to , w _to , (1-x) w _to turns in 1G, 7G, w _to , w _to , (1 + x) w _to , w _to , (1-x) w _to 3G, 4G, 5G, y _n = 7 s (1-x) w _k , w _k , (1 + x) w _k , w _k , w _k in 2G, w _k , w _k , (1 + x) w _k , w _k , (1-x) w _k in 6G and w _k , (1 + x) w _k , (1 + x) w _k , w _k in 8G with x = 0.55.

Такие распределения неравновитковых катушек повторяются в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3...; 2w_к - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.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=16, z=69 с группами 1Г...24Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=23 пазов с номерами 1...23 снизу, чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С, X-Y-Z в верхнем и нижнем слое; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей для групп зон А относительно осей симметрии 4Г и 8Г; 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, х=0,5 фиг.4. На фиг.5, 6, 7 показано то же, что и на фиг.1, 3, 4, но при z=93 для z'=z/3=31, где зачерненные пазы имеют неполное заполнение при эквивалентных z_э=3(N-х) полностью заполненных пазах. На фиг.8, 9, 10 - то же, что и на фиг.1, 3, 4, но при z=117 для z'=z/3=39. Такие m'=3-зонные обмотки по фиг.1, 5, 8 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 обмотки имеют 2р=32 полюса при z=138, 186, 234 пазах.Figure 1 shows a scan of the groove layers of the proposed winding with c = 1 and 2p = 16, z = 69 with groups 1G ... 24G (numbered above) for z '= z / 3 = 23 grooves with numbers 1 ... 23 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 for groups of zones And relative to the axis of symmetry 4G and 8G; Figures 3 and 4 along a triangular grid with its side per unit length are the polygons of the MDS winding of figure 1 at x = 0 of figure 3, x = 0.5 of figure 4. Figure 5, 6, 7 shows the same as in figures 1, 3, 4, but with z = 93 for z '= z / 3 = 31, where the blackened grooves are incomplete with equivalent z _e = 3 (N-x) completely filled grooves. In Figs. 8, 9, 10 - the same as in Figs. 1, 3, 4, but with z = 117 for z '= z / 3 = 39. Such m '= 3-zone windings according to Figs. 1, 5, 8 are connected when series groups of zones A, B, C are connected in phases I, II, III, and the phases can be conjugated in Y or Δ: when, for example, c = 2 windings have 2p = 32 poles with z = 138, 186, 234 grooves.

Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент К_обо по коэффициентам укорочения K_у=sin(90°у_к/τ_п) при у_к=4, τ_п=z/2p=69/16, распределения К_p=sin(60°)/Nsin60°/N равен К_обо=К_уК_р=0,82193; при х≠0 к К_обо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при α_п=360°/z=120°/23 и равное ∑x/N=+0,09960, тогда.For winding 1 ravnovitkovoy (x = 0), the winding factor K _{is about} by shortening K coefficients _y = sin (90 ° _{to the} y / τ _n) as y _k = 4, τ _p = z / 2p = 69/16, the distribution of K _p = sin (60 °) / Nsin60 ° / N is equal to K _about = K _at K _p = 0.82193; at x ≠ 0, the value of the non-uniformity of the coils, which is determined by FIG. 2 at α _p = 360 ° / z = 120 ° / 23 and equal to ∑x / N = + 0.09960, is then added to K _about .

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=23 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 by the harmonic composition of the MDS, where R ² _d is the square of the average radius j = 1 ... N = 23 groove points, R _o and K _rev are for harmonic ν = 1:

По (1)-(3) из условия d(σ_д)/d(x)=0 вычисляется оптимальное x_опт=0,56, соответствующее σ_д%мин: К_об=0,8777, R² _д=142,872/23, R_о=69·0,8777/8π и σ_д%мин=6,98; при х=0-σ_д%=11,86, т.е. значение σ_д% обмотки по фиг.1 снижается в 11,86/6,98=1,7 раза из-за устранения гармонической МДС ν=1/8; с учетом изменения К_об эффективность такой обмотки равна К_эф=(0,8777/0,8219)(11,86/6,98)=1,814.According to (1) - (3) from the condition d (σ _d ) / d (x) = 0, the optimal x _opt = 0.56 is calculated, corresponding to σ _{d% min} : K _rev = 0.8777, R ² _d = 142.872 / 23, R _o = 69 · 0.8777 / 8π and σ _{d% min} = 6.98; at x = 0-σ _d% = 11.86, i.e. the value of σ _{d% of the} winding of FIG. 1 decreases by 11.86 / 6.98 = 1.7 times due to the elimination of harmonic MDS ν = 1/8; By taking into account the changes _of the effectiveness of such windings is K _eff = (0.8777 / 0.8219) (11.86 / 6.98) = 1.814 .

Подобным образом: по фиг.5...7: К_об=(25,6088+x2,2808)/(31-x) и R² _д=(309+18x+37x²)/31, х_опт=0,51 и σ_д%мин=3,54 для z_э=3(N-x)=3·30,49·3=91,47; при х=0-σ_д%=6,67 и К_эф=1,97; по фиг.8...10: К_об=0,82523+х0,0719, R² _д=(600+66x+38x²)/39, х_опт=0,55, σ_д%мин=2,49, а при х=0-σ_д%=4,24 и K_эф=1,79. В сравнении с m'=6-зонными обмотками при 2р=16, q=z/6p=N/16 (N=23, 31, 39), m'=3-зонные обмотки имеют пониженные σ_д% и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) катушечных групп.Similarly: in Fig. 5 ... 7: K _rev = (25.6088 + x2.2808) / (31-x) and R ² _d = (309 + 18x + 37x ² ) / 31, x _opt = 0 , 51 and σ _{d% min} = 3.54 for z _e = 3 (Nx) = 3 · 30.49 · 3 = 91.47; at x = 0-σ _d% = 6.67 and K _eff = 1.97; in Fig.8 ... 10: K _about = 0.82523 + x0.0719, R ² _d = (600 + 66x + 38x ² ) / 39, x _opt = 0.55, σ _{d% min} = 2.49 and at x = 0-σ _d% = 4.24 and K _eff = 1.79. Compared with m '= 6-zone windings at 2p = 16, q = z / 6p = N / 16 (N = 23, 31, 39), m' = 3-gap windings are reduced σ _d% and is much simpler in 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 полей, 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 electromachine winding at 2p = 16 · with poles and z = 3 (8 · b + 7) · c grooves made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 24G · s, characterized in that at b = 2, z = 69 s, q = z / 3p = 23/8 and the grouping of coils in a series of 3 3 3 3 3 3 3 3 2, repeated 3 · s times, in the first grouping 1G ... 8G coils have steps in grooves in _pi = 6, 4, 2 w _k, w _k, (1-x) w _to coils in 1D, 7D, w _k (1 + x) w _k (1-x) w _k in 3G, 4G, 5G, y _n = 4 s (1-x) w _k , (1 + x) w _k , w _k in 2G, w _k , (1 + x) w _k , (1-x) w _k in 6G and according to (1 + x) w _k in 8G with a value of x = 0.56, and this distribution of non-coils is repeated in each subsequent group, where c = 1, 2 , 3 ...; 2w _to - the number of turns of each groove.

2. Three-phase two-layer electromachine winding at 2p = 16 · with poles in z = 3 (8 · b + 7) · c grooves, made of 3p · from coil groups with numbers from 1G to 24G · s, characterized in that at b = 3, z = 93 · s, q = z / 3p = 31/8 and the grouping of coils in a row 4 4 4 4 4 4 4 3, repeated 3 · s times, in the first grouping 1G ... 8G coils have steps in grooves y _n = 6 s (1-x) w _k , w _k , (1 + x) w _k , w _k turns in 1G, 2G, (1-x) w _k , w _k , (1 + x) w _k , (1-x) w _k in 3G, (1-x) w _k , (1 + x) w _k , w _k , (1-x) w _k in 5G, w _k , (1 + x) w _k , w _k , (1-x) w _k in 6Г, 7Г, w _k , (1 + x) w _k , w _k in 8Г and у _pi = 9, 7, 5, 3 s (1-x) w _k , w _k , (1 + x) w _k , w _k in 4G with a value of x = 0.51, and such a distribution of unequal coils is torn in each subsequent grouping, where c = 1, 2, 3 ...; 2w _to - the number of turns of the grooves, completely filled with a winding.

3. Three-phase two-layer electromachine winding at 2p = 16 · with poles in z = 3 (8 · b + 7) · c grooves, made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 24G · s, characterized in that at b = 4, z = 117 · s, q = z / 3p = 39/8 and the grouping of coils in a row 5 5 5 5 5 5 5 5 4 repeated 3 · s times, in the first grouping 1G ... 8G coils have steps in the grooves at _pi = 11, 9, 7, 5, 3 with w _to , w _to , w _to , w _to , (1-x) w _to turns in 1G, 7G, w _to , w _to , (1 + x) w _k, w _k, (1-x) w _to a 3G, 4G, 5G, at _n = 7, (1-x) w _k, w _k (1 + x) w _k, w _k, w _k in 2G, w _k, w _k (1 + x) w _k, w _k, (1-x) w _k in 6G and w _k (1 + x) w _k (1 + x) w _k, w _to in 8G with a value of x = 0.55 and this distribution of unequal coils is repeated are in each subsequent grouping, where c = 1, 2, 3 ...; 2w _to - the number of turns of each groove.