SU1483555A1

SU1483555A1 - Ac electric motor

Info

Publication number: SU1483555A1
Application number: SU874232494A
Authority: SU
Inventors: Владимир Васильевич Коваленко
Original assignee: Ставропольский сельскохозяйственный институт
Priority date: 1987-03-04
Filing date: 1987-03-04
Publication date: 1989-05-30

Abstract

Изобретение относитс к электрическим машинам, конкретно к электродвигател м переменного тока, и может быть использовано дл высокоскоростного электропривода малой мощности. Цель изобретени - упрощение конструкций с одновременным улучшением энергетических показателей. Электродвигатель переменного тока содержит ротор и статор с трехфазной обмоткой, зубцы которого 1-18 объединены по три в зубцовые группы спинкой со стороны воздушного зазора. Зубцовые группы, размещенные диаметрально, составл ют пары.На каждом зубце первой пары зубцовых групп (зубцы 5-6 и 13-15) размещены по одной катушке с одинаковым числом витков, кажда из которых подключена одним выводом к одной из фазных клемм A,B,C. На каждом зубце второй третьей пар зубцовых групп (зубцы 7-9, 16-18, и 1-3, 10-12) резмещены по две катушки с соотношением чисел витков, составл ющим 0,745 и 0,393 по отношению к числу витков катушек первой пары зубцовых групп. Катушки первой пары зубцовых групп соединены по схеме "звезда", а катушки остальных зубцовых групп соединены по схеме "звезда-зигзиг" с подключением к фазным клеммам катушек с большим числом витков и с противоположным чередованием фаз. При этом катушки зубцов 1-9 и 10-18 подключены к клеммам A,B,C, своими разноименными выводами. Улучшение энергетических показателей обеспечиваетс за счет обеспечени кругового вращающегос пол , а упрощение конструкции - за счет описанной конструкции статора и схемы соединени обмотки. 2 ил.The invention relates to electric machines, specifically to AC motors, and can be used for high-speed, low-power electric drives. The purpose of the invention is to simplify structures while improving energy performance. The AC motor contains a rotor and a stator with a three-phase winding, the teeth of which 1-18 are combined into three groups of crests with the back of the air gap. Diametrically arranged claws are pairs. Each tooth of the first pair of claws (teeth 5-6 and 13-15) is placed in one coil with the same number of turns, each of which is connected to one of the phase terminals A, B , C. On each tooth of the second third pair of tooth groups (teeth 7–9, 16–18, and 1-3, 10–12), two coils are arranged with the ratio of the number of turns equal to 0.745 and 0.393 relative to the number of turns of the coils of the first pair of teeth. groups. The coils of the first pair of tooth groups are connected according to the "star" scheme, and the coils of the remaining tooth groups are connected according to the "star-zigzig" scheme with connection to the phase terminals of the coils with a large number of turns and with opposite phase rotation. In this case, the coil teeth 1-9 and 10-18 are connected to terminals A, B, C, with their opposite terminals. The energy performance is improved by providing a circular rotary floor, and the design simplification is due to the stator design and winding connection scheme described. 2 Il.

Description

1 ИзоОре енис о-тч сп г, -чл мриi . М МП ГШк М, I Mi U рОИ-1 IsoOr enis o-tch ch g, -chl mrii. M MP GShk M, I Mi U ROI-

HuxpoFiu ) 11 к гродша a i олчм, - быть использовано тп электР оца малой мощности д i r иолу- ни частот вращени в три и крат- ч трем раз больших синхронной. HuxpoFiu) 11 to Grodish a i Tonch, - to be used tp electrically low power d i r and at the frequency of rotation of three and a short three times greater synchronous.

Цель изобретени - упрощение кон трукции при одновременном улучшеThe purpose of the invention is to simplify the design while improving

нни энергетических показателей.energy indicators.

На фиг.1 представлено устройство статора электродвигател ; на фиг.2 (а,б,в.,г,д, е) - векторные диаграммы магнитодвижущих сил катушек зубцовых ГР/ПП статора.Figure 1 shows the device of the stator of the electric motor; in figure 2 (a, b, c., d, d, e) are the vector diagrams of the magnetomotive forces of the coils of the toothed GR / PP stator.

JjieKгродвигатель переменного то- а содержит ротор и статор Статор пиг.1) содержит зубцы 1-18,равно- г .iii1 расположенные- по окружности и объединенные и i эй в зубцовые груп- 1 ч спинкой по ыгмрышеи окружности,JjieK the alternating current motor contains a rotor and a stator Stator pig.1) contains teeth 1-18, equal to .iii1 located around the circumference and united and i hey in the teeth groups 1 hour backwards around the circumference,

, со стороны воздушного за ,орд (утолщенной линией схематично показан магнитопровод статора). Па каждом 3vGu.e (утолщенные радиальные линии изображают зубцы) расположены одна или две катупм-i одного типоразмера . На каждом зубце одной лары диа- LTра™ы1о про)гпопоточних зубцовых, from the air side, hordes (thickened line schematically shows the magnetic stator). Pa each 3vGu.e (thickened radial lines depict teeth) are located one or two catupms-i of the same size. On each tooth of one lara dia-LTra ™ s150 pro-flute ciclata

, Djsrin r, 1ЦСИ 3VblT,l 4 5 S , G И 13,, Djsrin r, 1CSI 3VblT, l 4 5 S, G And 13,

14,15 рагпо iu4i3ji ) по олгоп катушке с одинаковыми чнс гам; витков. Па каждом 3vfii;e остальных зубцовььс груп р с сложено по катушки с COOIHO- ыoниe I чисел БИТКОВ, составл ющим14,15 ragpo iu4i3ji) on an alligator coil with the same numbers; turns. Pa each 3vfii; e of the remaining cogs groups p c is folded over coils with a COOIHO of I of the BITKOV numbers constituting

n,7/t) и 0,393 по опхомению к числу витков катуыек, размещелнпх за зуб- ппх ,5,6 и 13,14,15. По большей о. ру чности условно размещены катушкиn, 7 / t) and 0.393, according to the number of turns of the catuits, placed for the teeth, 5,6 and 13,14,15. For the most part. handles conventionally placed coils

5five

5 five

00

иand

5five

00

5five

00

с большим числом витков и имеют нумерацию , соответствующую зубцам, но с одним штрихом, например, катушка первого зубца с большим числом витков 11 . Катушки с меньшим числом витков условно размещены по меньшей окружности и в нумерации имеют два штриха, например катушка первого зубца с меньшим числом витков - 1 . Точкой на каждбй катушке отмечено ее начало. Катушки, пересеченные радиальной линией, соответствуют ка- , тушкам расположенным на этом зубце. Кажда катушка, расположенна на зубцах 4,5,6, подключена к разным фазным клеммам своими началами, а между собой они соединены в звезду. Кажда катушка, расположенна на зубцах 13,14,15, подключена к разным фазным клеммам своими концами, а между собой также в звезду. Катушки каждой из остальных зубцовых групп, т.е. с двум катушками на зубце,соединены в трехфазную схему звезда- зигзаг и подключены к фазным клеммам . Таким образом, в каждой фазной ветви зигзага включены последовательно-встречно одна катушка с большим числом витков и одна катушка с меньшим числом витков, принадлежащие одной зубцовой группе. При этом к фазным клеммам подключены в зубцовых группах 1,2,3 и 7,8,9 начала катушек с большим числом витков, а в зубцовых группах 10,11,12 и 16,17,1-S концы катушек с большим числом витков. В диаметральной паре зубцовых групп 7,8,9 и 16,17,18 чередование фаз катушек с меньшим числом витков в схеме зигзаг выполнено пр мой, т.е. А,В,С, а в другой диаметральной паре зубцовых групп 1,2,3 и 10,11,12 обратной .,.with a large number of turns and have a numbering corresponding to the teeth, but with one stroke, for example, the coil of the first tooth with a large number of turns 11. Coils with a smaller number of turns are conventionally placed at a smaller circumference and have two lines in the numbering, for example, the coil of the first tooth with a smaller number of turns - 1. The dot on each coil marks its beginning. The coils crossed by the radial line correspond to the carcasses located on this tooth. Each coil, located on the teeth 4, 5, 6, is connected to different phase terminals by its beginnings, and they are connected to each other in a star. Each coil, located on the teeth 13,14,15, is connected to different phase terminals with its ends, and also between them in a star. The coils of each of the other tooth groups, i.e. with two coils on the tooth, are connected in a three-phase star-zigzag scheme and connected to the phase terminals. Thus, in each phase branch of the zigzag, one coil with a larger number of turns and one coil with a smaller number of turns belonging to one tooth group are connected in series with each other. At the same time, to the phase terminals, 1,2,3 and 7,8,9 beginnings of coils with a large number of turns are connected in the claws, and the ends of the coils with a large number of turns in the claws of 10,11,12 and 16,17,1-S . In the diametral pair of claws of 7,8,9 and 16,17,18, the alternation of the phases of the coils with a smaller number of turns in the zigzag pattern is straight, i.e. A, B, C, and in another diametral pair of tooth groups 1,2,3 and 10,11,12 inverse.,.

На фиг.2 окружности равного радиуса , кажда из которых соответствует одной зубцовой группе, показывают фазовые соотношени всех магнитодвижущих сил (м.д.с.). Номер вектора JQ соответствует м.д.с. катушек, расположенной на зубце в соответствии с их нумерацией на фиг.1.In Fig. 2, circles of equal radius, each of which corresponds to one tooth group, show the phase relationships of all magnetic forces (ppm). The JQ number of the vector is ppm. coils located on the teeth in accordance with their numbering in figure 1.

Результирующие м.д.с. (фиг.2) равны радиусу окружности.Resulting ppm (Fig.2) equal to the radius of the circle.

Электродвигатель работает следующим образом.The motor works as follows.

При протекании токов катушки создают м.д.с., обеспечивающие насыщение электротехнической стали.зубцов. 2Q Магнитный поток каждого зубца вследствие насыщени имеет несинусоидальную форму и его гармонический состав характеризуетс наличием нечетных Гармоник третьей, п той и т.д. Ре- 5 зультирующие м.д.с. зубцов одной зубцовой группы сдвинуты во времени на 120° (см.фиг.2). Вследствие этого магнитные потоки первой гармоники каждого зубца одной зубцовой группыDuring the flow of currents, the coils create ppm to ensure the saturation of electrical steel. Teeth. 2Q The magnetic flux of each tooth due to saturation has a non-sinusoidal shape and its harmonic composition is characterized by the presence of odd Harmonics third, fifth, etc. Reactive 5 ms.s. teeth of one tooth group are shifted in time by 120 ° (see Fig.2). As a result, the magnetic fluxes of the first harmonic of each tooth of one tooth group

равны по величине и сдвинуты на 120° При этом третьи гармоники потока равны и сдвинуты на утроенный угол, т.е. третьи гармоники потока зубцов 2 и 3 совпадают по фазе с третьей гармоникой потока зубца 1. Эти три п тока утроенной частоты каждого зубца суммиру сь, создают один общий поток зубцовой группы, которьй проходи через воздушный зазор и ротор.Первые гармоники магнитного потока трех зубцов каждой зубцовой группы в сумме дают нуль и, следовательно, в воздушный зазор и ротор не проход т, а замыкаютс по магнитной цепи в пределах своей зубцовой группы на статоре . П тые гармоники потока зубцов, наибольшие по величине после третьей , имеют аналогичные первой гармонике сдвиги по фазе, т.е. 120° и, следовательно, в воздушный зазор и ротор не выход т. Остальные высшие гармоники потока вследствие их небольших значений не рассматриваютс . В каждой зубцовой группе процесс аналогичен, но сдвинут по фазе за счет последовательно сдвинутых трехфазных систем м.д.с. р дом расположенных зубцовых групп на угол 20 .are equal in magnitude and shifted by 120 °. At the same time, the third harmonics of the flux are equal and shifted by three times the angle, i.e. The third harmonics of the flow of teeth 2 and 3 coincide in phase with the third harmonic of the flow of tooth 1. These three and three times the current of the three frequencies of each wave add up to create one common flow of the tooth group that passes through the air gap and rotor. The first harmonics of the magnetic flux of three teeth each the claws add up to zero in total and, therefore, do not penetrate into the air gap and the rotor, and close along a magnetic circuit within their claws on the stator. The fifth harmonics of the flow of teeth, the largest after the third, have phase shifts similar to the first harmonic, i.e. 120 °, and therefore no air gap or rotor, is released. The remaining higher harmonics of the flow due to their small values are not considered. In each tooth-like group, the process is similar, but is phase-shifted due to successively shifted three-phase systems. a number of located tooth groups at an angle of 20.

,.,

Q Q

Q 5 Q 5

00

0 5 0 5

5five

Это обеспечивает дл р дом расположенных зубцовых групп сдвиг по фазе (третьих гармоник потока на угол 60°. Шесть трехфазных систем м.д.с. (фиг.2) зубцовых групп, последовательно размещенных по окружности (фиг.1), имеют также последовательный сдвиг по фазе на угол 20°. .Это привод т к формированию шести фазных потоков третьих гармоник последовательно сдвинутых по фазе на 60° и сдвинутых последовательно по окружности также на 60 , что и обеспечивает вращающеес магнитное поле утроенной частоты вращени .This provides for a number of arranged tooth groups a phase shift (third harmonic flux by an angle of 60 °. Six three-phase systems of the ppm (Fig. 2) of the tooth groups, successively placed around the circumference (Fig. 1), also have a consistent a phase shift of an angle of 20 °. This results in the formation of six third harmonic phase flows sequentially shifted in phase by 60 ° and shifted in series around the circumference also by 60, which provides a rotating magnetic field of three times the rotation frequency.

Заданное соотношение числа витков катушек вл етс оптимальным. Изменени любого из них приведет к изме-1 нению углов сдвига фаз м.д.с. как зубцов, так и зубцовых групп и, следовательно, ухудшит характеристики электродвигател . При большом изменении соотношени возможно нарушение процессов и неработоспособность электродвигател , обеспечивающих круговое вращающеес поле.The specified ratio of the number of turns of the coils is optimal. A change in any of them will lead to a change in the phase angle of the ppm both teeth, and tooth groups and, therefore, will worsen the characteristics of the electric motor. With a large change in the ratio of possible violation of the processes and the inoperability of the electric motor, providing a circular rotating field.

Таким образом, в двухполюсной машине , питающейс от сети с частотой fс 50 Гц, обеспечиваетс синхрон3-60fcThus, in a bipolar machine powered from a network with a frequency of fc 50 Hz, synchronization is provided3–60 fc

на частота вращени п per rotation frequency n

РR

9000 об/мин, где р - число пар полюсов . 9000 rpm, where p is the number of pole pairs.

В общем случае возможно получение и большей частоты вращени .In general, it is possible to obtain a higher rotational speed.

Упрощение конструкции электродвигател достигаетс уменьшением количества типоразмеров катушек и их единообразным размещением в статоре, а также упрощением магнитопровода- статора за счет одинаковой формы пазов . Улучшение энергетических показателей достигаетс за счет снижени в обмотках активных и реактивных потерь , а также обеспечени кругового вращающегос пол .Simplification of the motor design is achieved by reducing the number of coil sizes and their uniform placement in the stator, as well as by simplifying the stator magnetic circuit due to the same groove shape. The improvement in energy performance is achieved by reducing active and reactive losses in the windings, as well as providing a circular rotating floor.

Claims

Invention Formula

An alternating current motor comprising a rotor and a stator with a winding connected to the phase terminals, made in the form of evenly spaced circumferential groups, the teeth of each of which are united by a backrest from the side of the air gap, characterized in that, in order to simplify the design

ten

fie. 2