RU2335069C2

RU2335069C2 - ELECTRIC MACHINE THREE-PHASE DOUBLE-LAYER WINDING AT 2p=16·c POLES IN z=3(8·b+3)·c SLOTS

Info

Publication number: RU2335069C2
Application number: RU2004135264/09A
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: RU2004135264A

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 incorporating 2p=16·c poles in z=3(8·b+3)·c slots at b=2,3,4, with the number of the slots per a phase and pole q=z/3p=19/8, 27/8, 35/8. The winding at 2p=16·c poles is made up of 2p c coil groups with the numbers from 1"Г" to 24"Г"·c, i.e. 1) in z=57·c slots with q=19/8 and the group 32322322, i.e. in the first group 1"Г"...8"Г", the three-coil groups feature the coil pitch over the slots y_si=6, 4, 2 with the number of turns (1-x)w_c, w_c, (1-x)w_c , while the two-coil windings feature y'_si=5, 3 with w_c, (1+x)-w_c turns at x=0.38; 2) in z=81·with the slots with q=27/8 and the coil group 43433433, the first coil group 1"Г"...8"Г" features 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 windings feature y'_si=7, 5, 3 with w_c, (1+x)w_c, w_c turns at x=0.38, 3) in z=105c slots with q=35/8 and the coil group 54544544, the first coil group 1"Г"...8"Г" feature the five-coil windings with the coil pitch over the slots y_si=11, 9, 7, 5, 3 with (1-x)w_c, w_c, w_c, w_c, (1-x)w_c turns and the four-coil windings feature y'_si=10, 8, 6, 4 with w_c, w_c, (1+x)w_c, w_c at x=0.38. 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 AC electric 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/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 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 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+3) с пазах при b=2, 3, 4, выполняемой из 3р·с катушечных групп с q=z/3p=N/8 (N=19, 27, 35) 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 = 16 · with poles in z = 3 (8 · b + 3) with grooves at b = 2, 3, 4, made of 3p · s coil groups with q = z / 3p = N / 8 (N = 19, 27, 35) 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 · s times.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для m=3-фазной двухслойной электромашинной обмотки при 2р=16·с полюсах: 1) в z=57·с пазах с q=19/8 и группировке 32322322: в первой группировке 1Г...8Г группы трехкатушечные имеют шаги катушек по пазам у'_пi=6, 4, 2 с числами витков (1-х)w_к, w_к, (1-x)w_к, а двухкатушечные - у'_пi=5, 3 с w_к, (1+x)w_к витками при значении х=0,38;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) in z = 57 · with grooves with q = 19/8 and grouping 32322322: in the first grouping 1G ... 8G groups of three-coil have coil steps in grooves y ' _pi = 6, 4, 2 with the numbers of turns (1-x) w _k , w _k , (1-x) w _k , and double-coil - y' _pi = 5, 3 s w _to , (1 + x) w _to turns at a value of x = 0.38;

2) в z=81·с пазах с q=27/8 и группировке 43433433: в первой группировке 1Г...8Г группы четырехкатушечные имеют шаги катушек по пазам у_пi=8, 6, 4, 2 с числами витков (1-x)w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к, а трехкатушечные у'_пi=7, 5, 3 с w_к, (1-x)w_к, w_к витками при значении х=0,38;2) in z = 81 · with grooves with q = 27/8 and grouping 43433433: in the first grouping 1G ... 8G, four-coil groups have coil steps along grooves at _pi = 8, 6, 4, 2 with the number of turns (1- x) w _k , w _k , w _k , (1-x) w _k , and three-coil y ' _pi = 7, 5, 3 s w _k , (1-x) w _k , w _k turns at x = 0 , 38;

3) в z=105·с пазах с q=35/8 и группировке 54544544: в первой группировке 1Г...8Г группы пятикатушечные имеют шаги катушек по пазам у_пi=11, 9, 7, 5, 3 с (1-x)w_к, w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к витками, а четырехкатушечные - у'_пi=10, 8, 6, 4 с w_к, w_к, (1+x)w_к, w_к при значении х=0,38. Такие распределения неравновитковых катушек повторяются в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3...; 2w_к- число витков, полностью заполненных обмоткой пазов.3) in z = 105 · with grooves with q = 35/8 and group 54544544: in the first group 1G ... 8G of the group, the five-coil ones have coil steps in grooves for _pi = 11, 9, 7, 5, 3 s (1- x) w _to , w _to , w _to , w _to , (1-x) w _to turns, and four- _{coil ones to yi} = 10, 8, 6, 4 with w _to , w _to , (1 + x) w _k , w _k at x = 0.38. Such distributions of unequal coils are repeated in each subsequent grouping, where c = 1, 2, 3 ...; 2w _to - the number of turns, completely filled with a winding grooves.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемой обмотки при с=1 и 2р=16, z=57 с группами 1Г...24Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=19 пазов с номерами 1...19 снизу, чередованиями фазных зон в последовательности А-В-С, X-Y-Z в верхнем и нижнем слое и 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 осей симметрии 10Г и 22Г; 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=81 для z'=z/3=27. На фиг.8, 9, 10 - то же, что и на фиг.1, 3, 4, но при z=105 для z'=z/3=35. 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 2p=32 полюса при z=114, 162, 210 пазах.Figure 1 shows a scan of the groove layers of the proposed winding with c = 1 and 2p = 16, z = 57 with groups 1G ... 24G (numbered above) for z '= z / 3 = 19 grooves with numbers 1 ... 19 bottom, alternating phase zones in the sequence ABC, XYZ in the upper and lower layer and the blackened grooves are incomplete when equivalent z _e = 3 (Nx) 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 10G and 22G; 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 figure 1, 3, 4, but with z = 81 for z '= z / 3 = 27. In Fig.8, 9, 10 - the same as in Fig.1, 3, 4, but at z = 105 for z '= z / 3 = 35. Such m ′ = 3-zone windings according to FIGS. 1, 5, 8 are connected when the groups of zones A, B, C in phases I, II, III are connected in series, and the phases can be mated in Y or Δ; with, for example, c = 2, the windings have 2p = 32 poles with z = 114, 162, 210 grooves.

Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент К_обо по коэффициентам укорочения К_у=sin(90°у_к/τ_п) при у_к=4, τ_п=z/2р=57/16, распределения К_р=sin(60°)/Nsin60°/N равен К_обо=К_уК_р=0,81206; при х≠0 к К_обо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при α_п=360°/z=120°/19; -x(0,771917+0,475947)(1+2cosα_п)=-x3,72845 для 22Г+1Г+19Г, х0,9694 (1+2cosα_п+2cos2α_п)=+x4,78831 для 10Г+4Г+16Г+7Г+13Г при К_уi=0,475947 (у_пi=6), 0,771917 (у_пi=2), 0,96940 (у'_пi=3), К_обоN=15,4292 и Σx=+1,05986, тогдаFor 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 = 57/16 allocation K _p = sin (60 °) / Nsin60 ° / N is equal to K _about = K _at K _p = 0,81206; when x ≠ 0 is added to the K value _about neravnovitkovosti coils defined by _claim 2, when α = 360 ° / z = 120 ° / 19; -x (0.771917 + 0.475947) (1 + 2cosα _n ) = - x3.72845 for 22G + 1G + 19G, x0.9694 (1 + 2cosα _n + 2cos2α _n ) = + x4.78831 for 10G + 4G + 16G + 7D + 13D when R _yi = 0.475947 (y _pi = 6) 0.771917 (y _pi = 2) 0.96940 (y _'pi = 3), K _{is about} N = 15,4292 and Σx = + 1,05986, 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_до%, характеризующий качество обмотки по гармоническому составу МДС, где R² _д - квадрат среднего радиуса j=1...N=19 пазовых точек, R_o, и К_об - для гармонической ν=1:the differential scattering coefficient σ is determined _{up to%} , 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 = 19 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=0,38, соответствующее σ_д%мин: К_об=0,8503, R² _д=73,9840/19, R_o=55,86·0,8503/8π и σ_д%мин=9,03 для z_э=3(N-x)=3·18,62·3=55,86, а при х=0-σ_д%=22,58, т.е. значение σ_д% обмотки по фиг.1 снижается в 22,58/9,03=2,50 раза из-за устранения гармонической МДС ν=1/8; с учетом изменений К_об, z_э эффективность такой обмотки равна К_эф=(0,8503/0,8121)(22,58/9,03)z_э/z=2,57.According to (1) - (3) from the condition d (σ _d ) / d (x) = 0, the optimal x _opt = 0.38 is calculated, corresponding to σ _{d% min} : K _rev = 0.8503, R ² _d = 73, 9840/19, R _o = 55.86 · 0.8503 / 8π and σ _{d% min} = 9.03 for z _e = 3 (Nx) = 3 · 18.62 · 3 = 55.86, and at x = 0-σ _d% = 22.58, i.e. the value of σ _{d% of the} winding of FIG. 1 decreases by 22.58 / 9.03 = 2.50 times due to the elimination of harmonic MDS ν = 1/8; subject to changes in K _about , z _{e the} effectiveness of such a winding is equal to K _eff = (0.8503 / 0.8121) (22.58 / 9.03) z _e / z = 2.57.

Подобным образом: по фиг.5...7: К_об=(22,3302+x1,39394)/(27-x), R² _д=(210-26x+68x²)/27, х_опт=0,38 и σ_д%мин=4,43; при х=0-σ_д%=9,47 и К_эф=2,19; по фиг.8...10: К_об=(28,7905+x1,50634)/(35-x), R² _д=(440-36x+108x²), х_опт=0,38, σ_д%мин=2,78, а при х=0-σ_д%=6,44, К_эф=2,36. В сравнении с m'=6-зонными обмотками при 2р=16 и q=z/6p=N/16 (N=19,27,35), m'=3-зонные обмотки имеют пониженные σ_д% и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) групп.Similarly: in Fig.5 ... 7: K _about = (22.3302 + x1.39394) / (27-x), R ² _d = (210-26x + 68x ² ) / 27, x _opt = 0 , 38 and σ _{d% min} = 4.43; at x = 0-σ _d% = 9.47 and K _eff = 2.19; in Fig.8 ... 10: K _about = (28.7905 + x1.50634) / (35-x), R ² _d = (440-36x + 108x ² ), x _opt = 0.38, σ _{d % min} = 2.78, and at x = 0-σ _d% = 6.44, K _eff = 2.36. Compared to m '= 6-zone windings at 2p = 16 and q = z / 6p = N / 16 (N = 19.27.35), m' = 3-zone windings have lower σ _d% and are much simpler to manufacture due to half as many (3p) groups.

Применение предлагаемой обмотки на статоре АД позволяег снижать добавочные потери в стали и моменты от гармонических поля, улучшать вибро-акустические характеристики, повышать КПД и cosφ₁, а в синхронных генераторах улучшает форму кривой выходного напряжения.The application of the proposed winding on the HF stator allows reducing additional losses in steel and moments from harmonic fields, improving vibration-acoustic characteristics, increasing 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 = 16 · s-poles in z = 3 (8 · b + 3) · c grooves, made of 3p · c coil groups with numbers from 1G to 24G · s, characterized in that when b = 2, z = 57 · s, q = z / 3p = 19/8 and the grouping of coils in a series of 3 2 3 2 2 3 3 2 2, repeated 3 · s times, in the first group 1G ... 8G the three-coil groups have the steps of the coils in the grooves at _pi = 6, 4, 2 with the number of turns (1-x) w _to , w _to , (1-x) w _to , double-coil steps - at ' _pi = 5, 3 with w _to , (1+ x) w _to turns at a value of x = 0.38, and such a 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 electric machine winding at 2p = 16 · s-poles in z = 3 (8 · b + 3) -c grooves, made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 24G · s, characterized in that when b = 3, z = 81 · s, q = z / 3p = 27/8 and the grouping of coils in a series of 4 3 4 3 3 4 3 3 repeated 3 · s times, in the first grouping 1G ... 8G the four-coil groups have the steps of the coils in the grooves at _pi = 8, 6, 4, 2 with the number of turns (1-x) w _to , w _to , w _to , (1-x) w _to and three-coil - at ' _pi = 1, 5, 3 with w _to , (i + x) w _to , w _to turns at a value of x = 0.38, and such a 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.

3. Three-phase two-layer electric machine winding at 2p = 16 · s-poles in z = 3 (8 · b + 3) · c grooves, made of 3p · s coil groups with numbers from 1G to 24G · s, characterized in that when b = 4, z = 105c, q = z / 3p = 35/8 and the grouping of coils in a series of 5 4 5 4 4 5 4 4 repeated 3 · s times, in the first group of 1G ... 8G group five-coil have steps of coils in the grooves y _pi = 11, 9, 7, 5, 3 s (1-x) w _k , w _k , w _k , w _k , (1-x) w _k turns, and four- _{coil ones} - y ' _pi = 10, 8, 6, 4 with w _k , w _k , (1 + x) w _k , w _k turns at a value of x = 0.38, 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.