RU2507664C2

RU2507664C2 - Low noise induction motor

Info

Publication number: RU2507664C2
Application number: RU2011151274/07A
Authority: RU
Inventors: Юрий Михайлович Агриков; Дмитрий Александрович Дуюнов; Вадим Леонидович Блинов; Игорь Николаевич Яковлев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "АС и ПП"
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2014-02-20
Also published as: RU2011151274A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: low noise induction motor comprises two mutually dependent combined windings, one of which is assembled as "star", and the second one - as "delta". These windings are laid into slots so that resulting vectors of induction of magnetic flows of pole pairs in identical phases of "star" and "delta" form an angle of 30 el. degrees between each other.

EFFECT: reduced level of acoustic noise and vibrations of an induction motor caused by electromagnetic forces.

7 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в любой промышленности и на транспорте, а также при создании объектов, к которым предъявляются высокие требования относительно уровня шумов и вибраций.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in any industry and transport, as well as when creating objects that are subject to high demands regarding the level of noise and vibration.

Известно, что в обычном асинхронном двигателе с обмоткой в виде «звезды» или в виде «треугольника» магнитное поле обмотки в рабочем зазоре не синусоидально и наблюдается весьма отличный от синусоиды ступенчатый вид кривой магнитодвижущей силы (М.Д.С.) [1-3] (фиг.1-2, где на фиг. 1 представлена в относительных единицах кривая распределения М.Д.С. по зубцам стандартного двигателя с однослойной обмоткой и числом пазов статора z₁=24, числом пар полюсов 2p=2 в различные моменты времени t, где Т - период; на фиг.2 - кривая распределения М.Д.С. по зубцам статора стандартного двигателя с однослойной обмоткой Z₁=36, 2p=2 в различные моменты времени). Это приводит к модулированию тягового усилия ротора - возникает мини-укорения и мини-замедления его вращения [2], что вызывает нежелательные акустические шумы и вибрации двигателя, обусловленные электромагнитными силами [2, 3].It is known that in a conventional asynchronous motor with a “star” or “triangle” winding, the magnetic field of the winding in the working gap is not sinusoidal and a steplike curve of the magnetomotive force (M.D.S.) is very different from the sinusoid [1- 3] (Figs. 1-2, where in Fig. 1 the MDS distribution curve over the teeth of a standard motor with a single-layer winding and the number of stator slots z ₁ = 24, the number of pole pairs 2p = 2 in different moments of time t, where T is the period; in Fig.2 - distribution curve MDS on the teeth of the stator standard motor with a single-layer winding of Z ₁ = 36, 2p = 2 at various times). This leads to modulation of the traction force of the rotor — mini-shortening and mini-deceleration of its rotation occur [2], which causes unwanted acoustic noises and engine vibrations caused by electromagnetic forces [2, 3].

С технологической точки зрения на фоне указанного вида шумов и вибраций при значительных их величинах чрезвычайно трудно выявить источники других видов шумов и вибраций. Как следствие, неизбежно затрудняется разработка технологии изготовления малошумящих электродвигателей. Поэтому изготовители асинхронных двигателей с целью понижения уровня их шумов и вибраций стремятся кривую М.Д.С. в воздушном зазоре приблизить к синусоиде различными способами [2, 3]. Известна [4] машина асинхронная вращающаяся, которая включает в себя составную шестифазную статорную обмотку, состоящую из двух совмещенных частей, соединенных, соответственно, в «звезду» и «треугольник». При этом на каждую фазу приходится равное число пазов, катушки различных фаз уложены в разные пазы так, что результирующие векторы индукции магнитного потока каждой из соседних фаз образуют между собой угол в 30 эл. град., нечетные фазы соединены в «звезду», а четные - в «треугольник», или наоборот. Соединенные между собой выводы катушек (отстоящих друг от друга на 30 эл. град.) образуют точки подключения фаз к питающей сети.From a technological point of view, against the background of the indicated type of noise and vibration with significant values, it is extremely difficult to identify sources of other types of noise and vibration. As a result, the development of technology for manufacturing low-noise electric motors is inevitably difficult. Therefore, manufacturers of induction motors, in order to lower their noise and vibration levels, seek the MDS curve. in the air gap closer to the sine wave in various ways [2, 3]. Known [4] is an asynchronous rotating machine, which includes a composite six-phase stator winding, consisting of two combined parts connected, respectively, in a "star" and "triangle". At the same time, each phase has an equal number of grooves, the coils of different phases are stacked in different grooves so that the resulting magnetic flux induction vectors of each of the neighboring phases form an angle of 30 el. hail., odd phases are connected into a “star”, and even phases into a “triangle”, or vice versa. The interconnected outputs of the coils (spaced 30 electrical degrees apart) form the points of phase connection to the supply network.

Совмещение в составной шестифазной обмотке статора (или ротора) асинхронного двигателя двух трехфазных взаимозависимых совмещенных обмоток «треугольника» и «звезды» за счет большего, чем у стандартного двигателя с одной обмоткой, числа фаз и сложения магнитных полей этих двух обмоток приводит к тому, что такой асинхронный двигатель ¹ The combination of two three-phase interdependent combined windings of a "triangle" and a "star" in a composite six-phase winding of the stator (or rotor) of an asynchronous motor due to the larger number of phases and addition of magnetic fields of these two windings than the standard motor with one winding leads to the fact that such an induction motor ¹

характеризуется более «гладкой» и близкой к синусоиде кривой М.Д.С. (фиг. 3-4, где на фиг. 3 представлена кривая распределения М.Д.С. по зубцам статора двигателя с однослойной совмещенной обмоткой Z₁=24, 2p=2 в различные моменты времени; на фиг.4 - кривая распределения М.Д.С. по зубцам статора двигателя с однослойной совмещенной обмоткой Z₁=24, 2p=2 в различные моменты времени).characterized by a more “smooth” and close to a sinusoidal curve (Fig. 3-4, where in Fig. 3 shows the distribution curve of MDS along the teeth of the stator of the engine with a single-layer combined winding Z ₁ = 24, 2p = 2 at different points in time; Fig. 4 - distribution curve M .D.S. on the teeth of the stator of the engine with a single-layer combined winding Z ₁ = 24, 2p = 2 at different points in time).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение уровня акустических шумов и вибраций асинхронного двигателя, вызываемые электромагнитными силами.The technical result of the invention is to reduce the level of acoustic noise and vibration of an induction motor caused by electromagnetic forces.

Достигается это тем, что малошумный асинхронный двигатель включает в себя две взаимозависимые совмещенные обмотки, одна из которых собрана в «звезду», а другая - в «треугольник». Эти обмотки уложены в пазы так, что результирующие вектора индукции магнитных потоков пар полюсов одноименных фаз «звезды» и «треугольника» образуют между собой угол в 30 эл. град (фиг. 5, где U1, V1, W1 - точки подключения электродвигателя к внешней трехфазной питающей сети, C_i- выводы обмотки «звезды», C_i' - выводы обмотки «треугольника», а арабскими цифрами обозначен порядковый номер катушки) за счет соответствующего расположения катушек указанных обмоток.This is achieved by the fact that the low-noise induction motor includes two interdependent combined windings, one of which is assembled into a "star", and the other into a "triangle". These windings are laid in grooves so that the resulting vector of induction of magnetic fluxes of pairs of poles of the same phases of the "star" and "triangle" form an angle of 30 el. hail (Fig. 5, where U1, V1, W1 are the points of connection of the electric motor to an external three-phase supply network, C _i are the terminals of the “star” winding, C _i 'are the terminals of the “triangle” winding, and the serial number of the coil is indicated in Arabic numerals) due to the corresponding arrangement of the coils of these windings.

Принцип функционирования предлагаемого малошумного асинхронного двигателя тот же, что и у известных асинхронных двигателей.The principle of operation of the proposed low-noise induction motor is the same as that of the known induction motors.

В качестве примера на фиг. 5-6 в стандартных обозначениях представлены схемы однослойных обмоток вариантов малошумного асинхронного двигателя, для которых вид кривой результирующей М.Д.С. в рабочем зазоре представлен на фиг. 3-4; на фиг.7 - вариант схемы двухслойной обмотки малошумного двигателя (U1, V1, W1 - точки подключения электродвигателя к внешней трехфазной питающей сети, Z₁- число пазов статора, p - число пар полюсов, a₁ - число параллельных ветвей, y₁ - шаг обмотки, C_i - выводы обмотки «звезды», C_i' - выводы обмотки «треугольника», а арабскими цифрами обозначен порядковый номер катушки).As an example in FIG. 5-6 in standard designations are presented schemes of single-layer windings of low-noise induction motor variants for which the form of the resulting curve is M.D.S. in the working gap is shown in FIG. 3-4; Fig.7 is a variant of the scheme of a two-layer winding of a low noise motor (U1, V1, W1 are the points of connection of the electric motor to an external three-phase supply network, Z ₁ is the number of stator slots, p is the number of pole pairs, a ₁ is the number of parallel branches, y ₁ - winding pitch, C _i - terminals of the "star" winding, C _i '- terminals of the "triangle" winding, and Arabic numerals indicate the serial number of the coil).

Источники информацииInformation sources

1. Проектирование электрических машин. Под редакцией И.П. Копылова. М., Энергия, 1980 г.1. Design of electrical machines. Edited by I.P. Kopylova. M., Energy, 1980

2. А.В. Барков, Н.А. Баркова. Интеллектуальные системы мониторинга и диагностики машин по вибрации. Труды Петербургского энергетического института повышения квалификации Минтопэнерго РФ и Института вибраций США, вып.9, С-Пб, 1999 г.2. A.V. Barkov, N.A. Barkova. Intelligent systems for monitoring and diagnosing vibration machines. Proceedings of the St. Petersburg Energy Institute of Advanced Studies of the Ministry of Fuel and Energy of the Russian Federation and the Institute of Vibrations of the USA, issue 9, St. Petersburg, 1999

3. А.В. Иванов-Смоленский. Электрические машины, том 1, М., издательский дом МЭИ, 2006 г.3. A.V. Ivanov-Smolensky. Electric machines, volume 1, M., publishing house MPEI, 2006

4. Патент на ПМ RU 109934 U1, опубл. 27.10.2011.4. Patent for PM RU 109934 U1, publ. 10/27/2011.

Claims

A low-noise induction motor, which includes two interdependent combined windings, one of which is assembled into a “star”, and the second into a “triangle”, laid in grooves so that the resulting magnetic flux induction vectors of the pairs of poles of the same phases “star” and “triangle” "Form an angle of 30 el. degrees.