RU2355094C1

RU2355094C1 - DOUBLE-WINDING STATOR WITH m=3-PHASE 2p1=6·k- AND 2p2=8·k-POLE LAP WINDINGS IN z=72·k SLOTS

Info

Publication number: RU2355094C1
Application number: RU2008108545/09A
Authority: RU
Inventors: Турсун Абдалимович Ахунов (RU); Турсун Абдалимович Ахунов; Виктор Иванович Попов (RU); Виктор Иванович Попов; Юрий Николаевич Петров (RU); Юрий Николаевич Петров; Сергей Иванович Тихонов (RU); Сергей Иванович Тихонов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ярославский электромашиностроительный завод - ОАО "ELDIN" (ЭЛДИН)
Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2008-03-04
Publication date: 2009-05-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: present invention relates to electric machine engineering. The invention seeks to simplify manufacture and increase use of active materials while reducing input of insulating materials and lowering coefficient of differential scattering σ_d% m=3-phase 2p₁=6·k- and 2p₂=8·k-pole lap windings of a stator with z=72·k slots. The essence of the invention lies in that, the double-winding stator of an asynchronous motor has m=3-phase 2p₁=6·k- and 2p₂=8·k-pole lap windings in z=72·k slots, each of which is made from m=6-zone from equally spaced coils, put into the slots in two layers. According to this invention: from K=z coils with numbers from 1K to (z)K, the 2p₁ pole winding relates to K/2 coils with odd numbers 1K, 3K,…(z-1)K, containing w_k1 turns and connected into 6p₁ coil semi-groups with q'₁=2 neighbouring coils in each. The 2p₂ pole winding relates to K/2 coils with even numbers 2K, 4K,…,(z)K, containing w_k2 turns and connected, given q'₂=3/2, to 6p₂ into alternating double- and single-coil semi-groups. All coils have spacing in the slots, equal to y_k=9, where k=1, 2, 3; q'₁=z/12p₁and q'₂=z/12p₂.

EFFECT: easier manufacturing and increased use of active materials, while reducing input of insulating materials and coefficient of differential scattering.

3 dwg

Description

Изобретение относится к трехфазным обмоткам статора двухскоростных АД (асинхронных двигателей) с короткозамкнутым ротором.The invention relates to three-phase stator windings of two-speed HELL (asynchronous motors) with a squirrel-cage rotor.

Известны симметричные петлевые двухслойные (однослойные) m=3-фазные 2р-полюсные обмотки, выполняемые в z пазах из m'p катушечных групп (полугрупп) с шагом их катушек по пазам у_к, близким к полюсному делению τ_п=z/2p, числе пазов на полюс и фазу q=z/m'p и фазных зон на пару полюсов m'=6 (зоны A, Z, B, X, C, Y) [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.393]. При целых числах q каждая катушечная группа содержит q соседних катушек, а при дробных q=z/m'p=N/d=b+c/d (для чисел d не кратных m) числа катушек в группах соответствуют группировке обмотки в виде числового ряда, определяемого по дробной части c/d числа q [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.224].Known symmetric loop bilayer (unilamellar) m = 3-phase 2p-pole winding, performed in z grooves m'p of the coil groups (semigroup) of coils with a pitch of grooves in _a close to pole pitch τ _p = z / 2p, the number of grooves per pole and phase q = z / m'p and phase zones per pair of poles m '= 6 (zones A, Z, B, X, C, Y) [Voldek AI Electric cars. L .: Energy, 1978, p.393]. For integers q, each coil group contains q neighboring coils, and for fractional q = z / m'p = N / d = b + c / d (for numbers d not multiples of m), the numbers of coils in the groups correspond to the grouping of the winding in the form of a numerical series determined by the fractional part c / d of the number q [Livshits-Garik M. Windings of AC machines / Per. from English L .: SEI, 1959, p.224].

На статоре двухскоростных АД при отношении скоростей 2:3, 3:4 и т.д. применяются обычно две отдельные разнополюсные трехфазные обмотки, выполняемые в виде обычных петлевых двухслойных, образующих после укладки четыре пазовых слоя, что увеличивает расход изоляционных материалов и повышает пазовое рассеяние обмотки, располагаемой в нижних пазовых слоях. Обе обмотки могут выполняться и подобно однослойным цепным при расположении их пазовых и лобовых частей в два слоя [Сергеев П.С. и др. Проектирование электрических машин. М.: Энергия, 1970, с.450-453].On the stator of two-speed blood pressure with a ratio of speeds of 2: 3, 3: 4, etc. usually two separate three-phase, three-phase windings are used, which are made in the form of ordinary double-layer loops that form four groove layers after laying, which increases the consumption of insulating materials and increases the groove scattering of the winding located in the lower groove layers. Both windings can also be carried out like single-layer chains with the location of their grooves and frontal parts in two layers [Sergeev P.S. and others. Design of electrical machines. M.: Energy, 1970, S. 450-453].

В изобретении ставится задача упрощения изготовления и повышения использования активных материалов при снижении расхода изоляционных материалов, пазового и дифференциального σ_д% рассеяния m=3-фазных 2p₁=6·k- и 2р₂=8·k-полюсных петлевых обмоток статора при z=72·k пазах.The invention aims to simplify the manufacture and increase the use of active materials while reducing the consumption of insulating materials, groove and differential σ _d% scattering m = 3-phase 2p ₁ = 6 · k- and 2p ₂ = 8 · k-pole stator loop windings at z = 72 · k grooves.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для статора с m=3-фазными 2p₁=6·k- и 2р₂=8·k-полюсными петлевыми обмотками в z=72·k пазах, каждая из которых выполнена симметричной m'=6-зонной из равномерно смещенных катушек, уложенных в пазах в два слоя: из К=z катушек с номерами от 1К до (z)К к 2р₁-полюсной обмотке относятся К/2 катушек с нечетными номерами 1К,3К,…,(z-1)К, содержащих по w_к1 витков и соединяемых в 6p₁ катушечных полугрупп с q'₁=2 ее соседними катушками в каждой, а к 2р₂-полюсной обмотке относятся К/2 катушек с четными номерами 2К,4К,…,(z)К, содержащих по w_к2 витков и соединяемых при q'₂=3/2 в 6р₂ чередующихся двух- и однокатушенных полугрупп, при этом все катушки имеют шаг по пазам у_к=9, где k=1, 2, 3 при q'₁=z/12p₁ и q'₂=z/12p₂.The solution of this problem is achieved by the fact that for a stator with m = 3-phase 2p ₁ = 6 · k- and 2p ₂ = 8 · k-pole loop windings in z = 72 · k grooves, each of which is made symmetrical m '= 6 -zone of uniformly shifted coils laid in grooves in two layers: from K = z coils with numbers from 1K to (z) K to 2p ₁ -pole winding includes K / 2 coils with odd numbers 1K, 3K, ..., (z -1) K, containing w _k1 turns and connected in 6p ₁ coil semigroups with q ' ₁ = 2 adjacent coils in each, and 2p _2- pole windings include K / 2 coils with even numbers 2K, 4K, ..., (z) K, containing w _k2 their turns and connected with q '= 3 _2/2 ₂ 6p alternating double and odnokatushennyh semigroup, wherein all the coils have a pitch of grooves at _k = 9, where k = 1, 2, 3 when q' ₁ = z / 12p ₁ and q ' ₂ = z / 12p ₂ .

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемых обмоток двухобмоточного статора при z=72 (k=1), у_к=9 для z/2=36 пазов с номерами пазов 1…36 снизу, катушек 1К…36К сверху с фазными зонами A-Z-B-X-C-Y слоев для 2p₁=6-полюсной обмотки при q'₁=2 (нечетные катушки), A'-Z'-B'-X'-C'-Y' для 2р₂=8-полюсной обмотки при q'₂=3/2(чётные катушки) и сверху показаны лобовые части катушек 1К и 2К; на фиг.2 и 3 по чередованиям фазных зон фиг.1 и треугольной сетке (при ее стороне в две единицы длины) построены многоугольники МДС для 2p₁=6 (фиг.2), 2р₂=8 (фиг.3) с нумерацией первых q₁=4 и q₂=3 пазовых точек с единичными векторами токов зон A-Z-B-X-C-Y в центре. При k=2-2p₁=12, 2р₂=16 и z=144, а при k=3-2p₁=18, 2р₂=24 и z=216.Figure 1 shows a scan of the groove layers of the proposed windings of a double-winding stator at z = 72 (k = 1), for _k = 9 for z / 2 = 36 grooves with groove numbers 1 ... 36 from the bottom, coils 1K ... 36K from the top with phase zones AZBXCY layers for 2p ₁ = 6-pole winding at q ' ₁ = 2 (odd coils), A'-Z'-B'-X'-C'-Y' for 2p ₂ = 8-pole winding at q ' ₂ = 3/2 (even coils) and the frontal parts of the 1K and 2K coils are shown above; figure 2 and 3 on the alternation of the phase zones of figure 1 and a triangular grid (with its side in two units of length) are constructed polygons MDS for 2p ₁ = 6 (figure 2), 2p ₂ = 8 (figure 3) with numbering first q ₁ = 4 and q ₂ = 3 groove points with unit current vectors of zones AZBXCY in the center. For k = 2-2p ₁ = 12, 2p ₂ = 16 and z = 144, and for k = 3-2p ₁ = 18, 2p ₂ = 24 and z = 216.

Обмотки по фиг.1 соединяются обычным для m'=6-зонных обмоток образом, т.е. полугруппы зон X, Y, Z включаются в фазах встречно относительно полугрупп зон А, В, С, а их фазы следует сопрягать звездой. Стороны катушек занимают на фиг.1 половину каждого паза, но могут иметь сечения, бóльшие для одной и соответственно меньшие для другой обмотки при различных числах витков w_к и сечений проводников их катушек. Такие обмотки, подобные цепным однослойным, получаются как бы встроенными одна в другую при двух слоях для их пазовых и лобовых частей, что уменьшает расход изоляционных материалов и снижает пазовое рассеяние. Для крупных АД соединения катушек разнополюсных частей могут выполняться на противоположных сторонах статора.The windings of Fig. 1 are connected in the usual way for m '= 6-zone windings, i.e. the semigroups of zones X, Y, Z are switched on in phases opposite to the semigroups of zones A, B, C, and their phases should be conjugated by a star. The sides of the coils in FIG. 1 occupy half of each groove, but can have sections larger for one and correspondingly smaller for the other winding for different numbers of turns w _k and cross-sections of the conductors of their coils. Such windings, like single-layer chains, are obtained as if built-in one into the other with two layers for their groove and frontal parts, which reduces the consumption of insulating materials and reduces groove scattering. For large AMs, the connections of the coils of opposite-pole parts can be performed on opposite sides of the stator.

Коэффициент дифференциального рассеяния σ_д% определяется из многоугольника МДС обмотки с использованием треугольной сетки [Попов В.И. Определение и оптимизация параметров трехфазных обмоток по их многоугольникам МДС // Электричество, 1997, №9, с.53-55] по соотношениямThe differential scattering coefficient σ _d% is determined from the polygon of the MDS winding using a triangular grid [V. Popov Determination and optimization of the parameters of three-phase windings according to their polygons MDS // Electricity, 1997, No. 9, p. 53-55] according to the ratios

где R² _д - квадрат среднего радиуса для j=1…N=q·d пазовых точек одной повторяющейся части многоугольника; R² _j определяются по теореме косинусов.where R ² _d is the square of the average radius for j = 1 ... N = q · d of the groove points of one repeating part of the polygon; R ² _{j are} determined by the cosine theorem.

2р₁=6-полюсная обмотка фиг.1 при q₁=z/6p₁=4, q'₁=2, τ_п=z/2p₁=l2 и у_к=9 имеет коэффициенты: укорочения катушек К_y=sin(90°y_к/τ_п)=sin67,5°, распределения полугрупп К_p=0,5/2sin15° и обмоточный К_об=К_уК_р=0,8924. По многоугольнику МДС фиг.2: R² _j=6²+2²+6·2=52 для j=1, 3; R² _j=6²=36 для j=2; R² _j=3·4²=48 для j=4 и R² _д=ΣR² _j/4=47, по (1) R_о=72·0,8924/3π и σ_д%=1,124. Для 2р₂=8 при q₂=z/6p₂=3, q'₂=3/2, τ_п=9 по многоугольнику МДС фиг.3: К_у=1, 0, K_р=0,5/3sin10°, К_об=0,9598, R² _д=ΣR² _j/3=92/3, R_о=72·0,9598/4π и σ_д%=1,405, т.е. предлагаемые обмотки двухобмоточного статора имеют высокие обмоточные коэффициенты при низких коэффициентах дифференциального рассеяния.2p ₁ = 6-pole winding of Fig. 1 for q ₁ = z / 6p ₁ = 4, q ' ₁ = 2, τ _p = z / 2p ₁ = l2 and for _k = 9 it has the following coefficients: shortening coils К _y = sin (90 ° y _k / τ _p ) = sin67.5 °, the distribution of the semigroups K _p = 0.5 / 2sin15 ° and the winding K _rev = K _y K _p = 0.8924. According to the polygon MDS figure 2: R ² _j = 6 ² +2 ² + 6 · 2 = 52 for j = 1, 3; R ² _j = 6 ² = 36 for j = 2; R ² _j = 3 · 4 ² = 48 for j = 4 and R ² _d = ΣR ² _j / 4 = 47, according to (1) R _o = 72 · 0.8924 / 3π and σ _d% = 1.124. For 2p ₂ = 8 with q ₂ = z / 6p ₂ = 3, q ' ₂ = 3/2, τ _n = 9 along the polygon MDS Fig.3: K _y = 1, 0, K _p = 0.5 / 3sin10 °, K _rev = 0.9598, R ² _d = ΣR ² _j / 3 = 92/3, R _o = 72 · 0.9598 / 4π and σ _d% = 1.405, i.e. the proposed windings of a double-winding stator have high winding coefficients at low differential scattering coefficients.

Применение предлагаемых обмоток на статоре двухскоростных АД с короткозамкнутым ротором позволяет упрощать изготовление, снижать расход изоляционных материалов, улучшать электромагнитные параметры обмоток из-за уменьшения их пазового и дифференциального рассеяния в сравнении с обычными раздельными разнополюсными одно- и двухслойными обмотками.The application of the proposed windings on the stator of two-speed squirrel-cage motor with a short-circuited rotor makes it possible to simplify the manufacture, reduce the consumption of insulating materials, improve the electromagnetic parameters of the windings due to the reduction of their groove and differential scattering in comparison with conventional separate single-pole and double-layer windings.

Claims

Double winding stator with m = 3-phase 2p ₁ = 6 · k- and 2p ₂ = 8 · k-pole loop windings in z = 72 · k grooves, each of which is made symmetrical m '= 6-zone of uniformly displaced coils, laid in grooves in two layers, characterized in that from K = z coils with numbers from 1K to (z) K, to the 2p _1- pole winding are K / 2 coils with odd numbers 1K, 3K, ..., (z-1) K containing w _k1 turns each and connected in 6p ₁ coil semigroups with q ' ₁ = 2 adjacent coils in each, and K / 2 coils with even numbers 2K, 4K, ..., (z) K belong to the 2p _2- pole winding containing w _k2 turns and connecting alternating two- and single-coil semigroups at q ' ₂ = 3/2 in 6p ₂ , with all coils having a pitch in the grooves y _k = 9, where k = 1, 2, 3 with q' ₁ = z / 12p ₁ and q ' ₂ = z / 12p ₂ .