RU2343618C2

RU2343618C2 - THREE-PHASE TWO-LAYER ELECTRIC MACHINE WINDING IN z=186·c SLOTS WITH 2p=22·c AND 2p=26·c POLES

Info

Publication number: RU2343618C2
Application number: RU2004133293/09A
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: 2009-01-10
Also published as: RU2004133293A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: application: electric machine industry. The task consists in lowering the differential leakage factor σ_d of symmetrical m'=3-zone electric machine fractional (q=62/11 and q=62/13) loop winding. To do this three-phase two-layer electric machine winding in z=186-c slots is made of 3p·c coil groups. 1) with 2p=22·c poles with number of slots per pole and phase q=62/11 and grouping 66566566565: in the first grouping "1 Г…11 Г" the coils have slot pitch y_"п"i=13-2(i-1) for groups of six- and y'_"п"i =12-2(i'-1) five-coil with (1-x)w_k turns of coils i=1, 6 and (1+x)w_k of coils i=i'=3 with w_k turns in the rest coils in groups and value of x=0,58; 2) with 2p=26·c poles with slot number per pole and phase q=62/13 and grouping 5555455545554: in the first grouping "1 Г…13 Г" five-coil groups have slot pitch y_"п"i =11-2(i-1)·c (1-x)w_K by turns of coils i =5 for "1Г", "4Г", "6Г", "8Г", "10Г", "12Г", (1-x)w_k in i=1 and (1+x) w_k in i=3 for "7Г", "11Г", y_"п"=7·c (1+x)w_K in i=3 for "2Г", "3Г" with (1-x)w_k in i=1 for "2Г" and in i=5 for "3Г", and four-coil - y'_"п"i =10-2(i'-1) with (1+x)w_k by turns in i'=2, 3 with w_k turns in the rest coils of groups when x=0.49. Such distributions of nonequalturn-coils repeat in each consequent grouping where c=1, 2, 3; i and I' - coil sequential numbers in groups; 2w_K - number of turns in slots fully filled with winding.

EFFECT: lowering the differential leakage factor σ_d of symmetrical m'=3-zone electric machine fractional (q=62/11 and q=62/13) 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_k≈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 double-layer loop symmetric m = 3-phase, 2p-pole windings are known, performed in z grooves from m'p coil groups with coils of equal steps or concentric with an average pitch of grooves y _k ≈τ _П = 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 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 lowest 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 в z=186·с пазах при 2р=22·с, 2р=26·с полюсах, выполняемой с q=z/3p=62/p (N=62) из 3 рс 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 in z = 186 · with grooves at 2p = 22 · s, 2p = 26 · with poles, performed with q = z / 3p = 62 / p (N = 62 ) from 3 pc coil groups according to the 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 в z=186·с пазах: 1) при 2р=22·с полюсах с q=62/11 и группировкой по ряду 66566566565: в первой группировке 1 Г…11 Г катушки имеют шаги по пазам y_пi=13-2(i-1) для групп шести- и y'_пi=12-2(i'-1) пятикатушечных с (1-х)w_k витками катушек i=1,6, (1+x)w_k катушек i=i'=3 при w_k витках в остальных катушках групп при значении x=0,58;The solution of this problem is achieved by the fact that for m = 3-phase two-layer electric machine winding in z = 186 · with grooves: 1) at 2р = 22 · with poles with q = 62/11 and grouping in a row 66566566565: in the first grouping 1 G ... 11 G coils have _groove steps y _pi = 13-2 (i-1) for groups of six and y ' _pi = 12-2 (i'-1) five-coil with (1 x) w _k turns of coils i = 1.6, (1 + x) w _k coils i = i '= 3 with w _k turns in the remaining coils of the groups with a value of x = 0.58;

2) при 2p=26·c полюсах с q=62/13 и группировкой по ряду 5555455545554: в первой группировке 1Г…13Г группы пятикатушечные имеют шаги по пазам у_пi=11-2(i-1) с (1-х)w_k витками катушек i=5 для 1Г, 4Г, 6Г, 8Г, 10Г, 12Г, (1-x)w_k в i=1 и (1+x)w_k в i=3 для 7Г, 11Г, у_п=7 с (1+x)w_k в i=3 для 2Г, 3Г при (1-x)w_k в i=1 для 2Г и в i=5 для 3Г, а четырехкатушечные - y'_пi=10-2(i'-1) с (1+x)w_k витками в i=2, 3 при w_k витках в остальных катушках групп при значении х=0,49. Такие распределения неравновитковых катушек повторяются в каждой последующей группировке, где с=1, 2, 3 ; i, i' - номера катушек в группах; 2w_k - число витков пазов, полностью заполненных обмоткой.2) at 2p = 26 · c poles with q = 62/13 and grouping in a row 5555455545554: in the first grouping of the 1G ... 13G group, the five-coil ones have groove steps at _pi = 11-2 (i-1) s (1-x) w _k coils i = 5 for 1Г, 4Г, 6Г, 8Г, 10Г, 12Г, (1-x) w _k in i = 1 and (1 + x) w _k in i = 3 for 7Г, 11Г, у _п = 7 s (1 + x) w _k at i = 3 for 2G, 3G at (1-x) w _k at i = 1 for 2G and at i = 5 for 3G, and four- _coil y ' _n = 10-2 (i'-1) with (1 + x) w _k turns in i = 2, 3 with w _k turns in the remaining coils of the groups with a value of x = 0.49. Such distributions of unequal coils are repeated in each subsequent grouping, where c = 1, 2, 3; i, i '- numbers of coils in groups; 2w _k - 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=22 с группами 1Г…33Г (пронумерованы сверху) для z'=z/3=62 пазов с номерами 1…62 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-3х) полностью заполненных пазах; на фиг.2 показана диаграмма сдвигов осей групп зон А относительно оси симметрии 10Г; 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 2p=26, оси симметрии в 22Г и Z_э=3N. Такие m'=3-зонные обмотки по фиг.1, 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 обмотки имеют z=372 при 2р=44 и 52 полюсах.Figure 1 shows a scan of the groove layers of the proposed winding with c = 1 and 2p = 22 with groups 1G ... 33G (numbered above) for z '= z / 3 = 62 grooves with numbers 1 ... 62 from the bottom, alternating phase zones in sequence A -B-C and XYZ in the upper and lower layer, where the blackened grooves are incomplete with equivalent z _e = 3 (N-3x) 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; Figures 3 and 4 on a triangular grid with its side per unit length constructed polygons MDS windings of figure 1 at x = 0 of figure 3 and x = 0.5 of figure 4. Figure 5 ... 8 shows the same as figure 1 ... 4, but at 2p = 26, the axis of symmetry is 22G and Z _e = 3N. Such m '= 3-zone windings of FIGS. 1, 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, the windings have z = 372 at 2p = 44 and 52 poles.

Для обмотки фиг.1 равновитковой (х=0) обмоточный коэффициент K_обо по коэффициентам укорочения К_у=sin(90°у_k/τ_п) при y_k=8, τ_п=z/2p=93/11, распределения К_р=sin(60°)/Nsin60°/N равен K_обо=К_уK_p=0,82408; при х≠0 к К_обо добавляется значение неравновитковости катушек, определяемое по фиг.2 при α_П=360°/z=60°/31:-х(0,664095-0,994869+0,528964)(1+2cosα_П+2cos2α_П+2cos3α_п)=-x1,38416-10Г+1Г+19Г+4Г+16Г+7Г+13Г, +x0,996436(cos0,5α_п+cos1,5α_п)=+х3,98290 для 22Г+31Г+25Г+28Г при К_уi=0,664094 (y_пi=13, i=1), 0,994869 (у_пi=9, i=3), 0,528964 (У_пi=3, i=6), 0,996436 (y'_пi=5, Г-3), K_обоN=51,0933 и Σx=+2,59874, тогдаFor 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 = 8, τ _p = z / 2p = 93/11, distribution K _p = sin (60 °) / Nsin60 ° / N is equal to K _about = K _for K _p = 0.82408; when x ≠ 0 is added to the K value _about neravnovitkovosti coils defined by _P 2, when α = 360 ° / z = 60 ° / 31: -x (0,664095-0,994869 + 0.528964) (1 + 2cosα _P + 2cos2α _P + 2cos3α _p ) = - x1.38416-10G + 1G + 19G + 4G + 16G + 7G + 13G, + x0.996436 (cos0.5α _p + cos1.5α _p ) = + x3.98290 for 22G + 31G + 25G + 28g when K _yi = 0,664094 (y _pi = 13, i = 1) 0.994869 (y _pi = 9, i = 3) 0.528964 (V _pi = 3, i = 6 ), 0.996436 (y ' _pi = 5, G-3), K _about N = 51.0933 and Σx = + 2.59874, 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=62 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 = 62 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 Х_опт=0,58, соответствующее σ_д%мин: К_об=0,8729, R² _д=1314,1028/62, R_o=180,78·0,8729/11 π, σ_д%мин=1,65 для z_э=3(N-3x)=3·60,26·3=180,78, а при х=0-σ_д%=3,71, т.е. значение σ_д% обмотки по фиг.1 снижается в 3,71/1,65=2,25 раза (из-за устранения гармонической МДС ν=1/11); с учетом изменений К_об и Z_Э ее эффективность равна К_эф=(0,8729/0,8241)(3,71/1,65)Z_Э/z=2,32. По сравнению с m'=6-зонной обмоткой при 2р=22, z=186, q=z/6p=31/11, у_п=7, К_об=0,9203 и σ_д%=2,16, предлагаемая m'=3-зонная обмотка эффективнее в (0,8729/0,9203)(2,16/1,65)z_э/z=1,21 раза и значительно проще в изготовлении из-за вдвое меньшего числа (3р) групп.According to (1) - (3) from the condition d (σ _d ) / d (x) = 0, the optimal X _opt = 0.58 is calculated, corresponding to σ _{d% min} : K _rev = 0.8729, R ² _d = 1314, 1028/62, R _o = 180.78 · 0.8729 / 11 π, σ _{d% min} = 1.65 for z _e = 3 (N-3x) = 3 · 60.26 · 3 = 180.78, and at x = 0-σ _d% = 3.71, i.e. the value of σ _{d% of the} winding of FIG. 1 decreases by 3.71 / 1.65 = 2.25 times (due to the elimination of harmonic MDS ν = 1/11); subject to changes in K _about and Z _E its effectiveness is equal to K _eff = (0.8729 / 0.8241) (3.71 / 1.65) Z _E / z = 2.32. Compared with m '= 6-winding band when 2p = 22, z = 186, q = z / 6p = 31/11, at _n = 7, R = _about _0.9203% and σ _d = 2.16, the proposed m '= 3-zone winding is more efficient (0.8729 / 0.9203) (2.16 / 1.65) z _e / z = 1.21 times and much easier to manufacture due to half the number (3p) groups.

Подобным образом по фиг.5…8: К_об=0,82656+х0,059274, R² _д=(920+44x+92·х²)/62, Х_опт=0,49, К_об=0,85561 и σ_д%мин =2,36, а при х=0-σ_д%=4,72 и К_эф=2,07.Similarly, in Fig.5 ... 8: K _about = 0.82656 + x0.059274, R ² _d = (920 + 44x + 92 · x ² ) / 62, X _opt = 0.49, K _about = 0.85561 and σ _{d% min} = 2.36, and at x = 0-σ _d% = 4.72 and K _eff = 2.07.

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 in z = 186 · c grooves at 2p = 22 · s poles with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 62/11, made of 3p · s coil groups with numbers from 1 G to 33G · s and a grouping of coils in a series 66566566565, repeated 3 · c times, characterized in that in the first grouping 1G ... 11G coils have steps in grooves y _pi = 13-2 (i-1) for groups of six and y ' _pi = 12-2 (i'-1) five-coil with (1-x) w _{to the} turns of the coils i = 1,6 and (1 + x) w _{to the} coils i = i '= 3 when w _{to the} turns in the other coils of the groups at value x = 0.58 and such a distribution of unequal coils is repeated in each leduyuschey grouping, where c = 1, 2, 3; i = 1 ... 6, i '= 1 ... 5 - numbers of coils of concentric groups, starting from the outer, 2 w _to - the number of turns of grooves completely filled with a winding.

2. Three-phase two-layer electromachine winding in z = 186 · c grooves at 2p = 26 · s poles with the number of grooves per pole and phase q = z / 3p = 62/13, made of 3p · s coil groups with numbers from 1 G to 39G · s and the grouping of coils in a row 5555455545554, repeated 3 · c times, characterized in that in the first grouping of the 1G ... 13G group the five-coil ones have groove steps y _pi = 11-2 (i-1) s (1-x) w _to coil turns i = 5 for 1Г, 4Г, 6Г, 8Г, 10Г, 12Г, (1-x) w _к in i = 1 and (1 + x) w _к in i = 3 for 7Г, 11Г, у _п = 7 s (1 + x) w _k at i = 3 for 2G, 3G at (1-x) w _k at i = 1 for 2G and at i = 5 for 3G, and four- _coil y ' _pi = 10-2 ( i'-1) to (1 + x) w _k coils in i-2, w 3, with _a revolutions per ost lnyh coil groups at a value of x = 0.49, and this distribution neravnovitkovyh coils is repeated in each subsequent group, wherein a = 1, 2, 3; i = 1 ... 5 and i '= 1 ... 4 - numbers of coils in groups; 2w _to - the number of turns of each groove.