ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ (Q = 0,75) ОБМОТКА СТАТОРА Российский патент 1995 года по МПК H02K3/28 

Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока асинхронных и синхронных.

Известны тpехфазные обмотки электрических машин переменного тока, выполняемые с целым или дробным числом пазов на полюс и фазу q двухслойными, однослойными или одно-двухслойными из равношаговых или концентрических катушек [1]
Недостаток дробных обмоток повышенное содержание гармонических в кривой МДС, что увеличивает дифференциальное рассеяние и ухудшает показатели машин с такими обмотками. Этот недостаток особенно проявляется при значениях q < 1 [2] Группировка катушек дробных обмоток определяется по рядам [3]
Известна также трехфазная дробная обмотка с q 0,75, выполняемая двухслойной равносекционной с полюсностью p 12 в z 54 пазах [4] Ее недостаток повышенное дифференциальное рассеяние.

Цель изобретения улучшение электромагнитных параметров трехфазной дробной обмотки с q 0,75 путем снижения дифференциального рассеяния.

На фиг. 1 и 3 изображены чередования фазных зон по пазам трехфазной дробной (q 0,75) обмотки при p 2 и z 9 пазах известной (фиг. 1) и предлагаемой (фиг. 3); на фиг. 2 и 4 сечение паза для укладки обмотки известной (фиг. 2) и предлагаемой (фиг. 4); на фиг. 5 развернутая схема предлагаемой обмотки по фиг. 3; на фиг. 6 и 7 многоугольники МДС обмоток известной по фиг. 1 (фиг. 6) и предлагаемой по фиг. 3 (фиг. 7), а также их интегральные кривые МДС.

Известная обмотка с q 0,75 (фиг. 1) выполнена двухслойной, трехфазной с полюсностью p 2 в z 9 пазах (с номерами от 1 до 9), имеет шаг по пазам y_п 2 (при полюсном делении τ 3, q 2,25) и группировку катушек (с номерами от 1Г до 9Г) по ряду 1 1 1 0, повторяемому 3p/2 3 раза 3. Фазные зоны (фиг. 1 и 3) обозначены как A-X, B-Y, C-Z и зоны A, B, C соответствуют начальным сторонам катушек, а X, Y, Z их конечным сторонам. Формирование обмотки по фиг. 1 поясняется схемой, приведенной на фиг. 8.

ркатушек;
Для предлагаемой обмотки (фиг. 3) каждый паз разделен по ширине (изоляционными пазовыми "коробочками" ПК1 и ПК2 на фиг. 4) на два одинаковых элементарных паза, т.е. обмотка укладывается в z_э 2.z элементарных пазах и имеет эквивалентное число пазов на полюс и фазу q_э= 2q1,5; на фиг. 3 для каждого паза одному элементарному пазу приписан номер паза, а другому тот же номер со штрихом ('). Она содержит 3p 6 катушечных групп (с номерами от 1Г до 6Г на фиг. 3 и 5) с двумя концентрическими катушками в каждой с шагами по элементарным пазам y_пэ 5 и 3 и числами витков 2 2w_к и w_к, причем наружная катушка уложена в пазу однослойной, а внутренняя двухслойно (фиг. 3 и 5) и каждая последующая группа смещена относительно предыдущей на три элементарных паза. В пазах I, II, III группы имеют номера соответственно 1Г + 3к 1Г и 4Г; 2Г + 3к 2Г и 5Г; 3Г + 3к 3Г и 6Г, где к 0, 1, 2, (p-1); группы в фазах соединяются последовательно-согласно, соединения группы смещены на электрический угол 360.p/2p 120^о, начала фаз на фиг. 5 обозначены какС1, С2, С3 от 1 до 9 отмечены реальные пазы, объединяющие пару элементарных пазов. Для обмотки на фиг. 3 и 5 полюсное деление в элементарных пазах равно τ_э 3q_э 4,5 и коэффициенты укорочения катушек группы равны sin (π5/2˙τ_э) 0,9848, sin (π 3/2 ˙τ_э) 0,8660, обмоточный коэффициент равен К_об (2˙0,9848 + 0,866)/3 0,9452, а средний шаг катушек по элементарным пазам равен у_пэ.ср. (5˙2+3)/3 13/3; для известной обмотки по фиг. 1 y_п 2 и К_об 0,9452.

По фиг. 1 и 3 на фиг. 6 и 7 построены многоугольники МДС (с использованием вспомогательной треугольной сетки, сторона ее принята за 0,5 единиц длины для фиг. 6 и за единицу для фиг. 7), по которым определяется коэффициент дифференциального рассеяния σ_д [(R_д/R)² 1]100, характеризующий качество обмотки по уровню содержания в ее МДС высших и низших гармонических, где R_д² R_i² квадрат среднего радиуса пазовых точек i 1-Z) многоугольника, а R (Z. K_об/p π) радиус окружности для основной гармонической МДС; векторы токов фазных зон показаны стрелками на фиг. 6 и 7 в центре. По фиг. 6 для известной обмотки [4] по фиг. 1 определяется: R₁² 2² 4, R₂² R₃² 3˙2²12 и R_д² (4+12˙2)/3˙4 7/3; R (9˙0,9452/2 π и σ_д2 27,293% по фиг. 7 для предлагаемой обмотки (фиг. 3) R¹² R₁² 2² + 1 + 2 7, R₂² 3² 9 и R_д²= (7˙2 + +9)/3 23/3; R (18.0,9452/2 π и σ_д 4,562% где z_э 2˙z 18. Таким образом предлагаемая обмотка имеет по сравнению с известной [4] значительно лучшие электромагнитные параметры из-за значительно меньшего (в 27,29/4,56 6 раз) дифференциального рассеяния. При p 12 такая обмотка выполняется, как и обмотка по [4] в z 54 пазах (картина чередования фазных зон фиг. 3 и схема фиг. 5 повторяются p/2 6 раз) и ее применение, например, в асинхронной машине, значительно снижает амплитуды гармонических МДС, добавочные потери в стали, магнитный шум, перегрев ротора, увеличивает КПД машины.

Использование: электротехника, электромашиностроение, асинхронные и синхронные машины. Сущность изобретения: трехфазная дробная (q=0,75) обмотка статора размещена в пазах. Пазы разделены по ширине изоляционными "коробочками" на два одинаковых элементарных паза. Обмотка состоит из 3р катушечных групп с двумя концентрическими катушками. Обмотка имеет шаги по элементарным пазам Y_пэ= 5 и 3 и число витков 2W_к и W_к. Начало каждой последующей катушечной группы смещено относительно начала предыдущей группы на три элементарных паза. Катушечные группы соединены в фазах последовательно-согласно. 8 ил.

ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ (q 0,75) ОБМОТКА СТАТОРА с полюсностью p и числом пазов на полюс и фазу q 0,75, выполненная в z 9 · p/2 пазах, отличающаяся тем, что с целью улучшения электромагнитных параметров путем снижения дифференциального рассеяния, каждый паз разделен по ширине на два одинаковых элементарных паза и обмотка уложена в z_э 2z элементарных пазах с эквивалентным числом пазов на полюс и фазу q_э 2q, содержит 3p катушечных групп с двумя концентрическими катушками в каждой, с шагами по элементарным пазам y_пэ 5 и 3 и числами витков 2 w_к и w_к, причем начало каждой последующей катушечной группы смещено относительно начала предыдущей группы на три элементарных паза, а группы в фазах первой, второй, третьей имеют номера соответственно 1Г + 3k, 2Г + 3k, 3Г + 3k и соединяются в фазах последовательно согласно, где p ≥ 2 четное число, 2w_k число витков каждого элементарного паза, k 0, 1, 2, p 1.