ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ ЯКОРНАЯ ОБМОТКА Российский патент 1995 года по МПК H02K3/28 

Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока и может применяться также в совмещенных электрических машинах с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе.

Известны трехфазные электромашинные обмотки с дробным числом пазов на полюс и фазу q, выполняемые двухслойными из равношаговых или концентрических катушек [1] Недостатки таких обмоток повышенное дифференциальное рассеяние, увеличивающее их индуктивное сопротивление рассеяния, что особенно неблагоприятно при их применении в совмещенных электрических машинах [2]
Наиболее близкой по конструкции к предлагаемой является электромашинная обмотка, выполненная трехфазной с полюсностью р в z 27 пазах из концентрических катушек [3]
Цель изобретения улучшение электромагнитных параметров обмотки трехфазной дробной с q 2,25 путем снижения дифференциального рассеяния, а также уменьшение расхода меди.

Достигается это тем, что для трехфазной дробной якорной обмотки с полюсностью р и числом пазов на полюс и фазу q2,25, выполненной двухслойной из концентрических катушек в z пазах из 6р катушечных групп с номерами в фазах первой, второй, третьей соответственно 1'+3k, 5'+3k, 9'+3k, соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, а катушки группируются в катушечных группах по ряду 2 2 2 3, повторяемому 3p/2 раза, группы с номерами 4'+4k содержат три катушки с шагами по пазам y_п'=7, 5, 3, а остальные группы две катушки с y_п 6, 4: числа витков катушек первой группировки катушечных групп равны (1+x)w_k и (1-x)w_k для групп 1', 2', 3', (1-x)w_k, (1+x)w_k, (1-x)w_k для группы 4', а каждая последующая группировка повторяется с интервалом в четыре группы относительно предыдущей группировки, где р ≥2 четное число; z 13,5 ˙р; k 0, 1, 2,(2р-1); 2w_k число витков в каждом пазу, а значение х выбирается в пределах 0,45≅x≅0,55.

На фиг. 1 изображена развернутая схема предлагаемой обмотки при р 2 и z 27; на фиг. 2 и 3 чередования фазных зон по пазам обмоток известной (фиг. 2) и предлагаемой (фиг. 3); на фиг. 4 многоугольники МДС обмоток известной (внутренний) и предлагаемой (наружный); на фиг. 5 диаграмма сдвига осей катушечных групп.

Обмотка (фиг. 1) выполнена двухслойной, трехфазной с полюсностью р 2 в z 27 пазах (q z/6p 2,25) из 6p 12 катушечных групп с номерами в фазах I, II, III соответственно 1'+3k=1', 4', 7', 10'; 5'+3k=5', 8', 11', 2'; 9'+3k=9', 12', 3', 6', где k 0, 1, 2,(2р-1)=3. Группы в фазах соединены последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных; зажимы начал фаз (из начал групп 1', 5', 9') обозначены как С1, С2, С3, а концы фаз (из начал групп 10', 2', 6') С4, С5, С6. Катушки группируются в катушечных группах по ряду 2 2 2 3, повторяемому 3p/2=3 раза, группы с номерами 4'+4k=4', 9', 12' содержат три концентрические катушки с шагами по пазам y_п' 7, 5, 3, а остальные группы две катушки с y_п 6, 4. В первой группировке катушечных групп (группы с номерами 1', 2', 3', 4') числа витков катушек равны: (1+x)w_k и (1-x)w_k для групп 1', 2', 3'; (1-x)w_k, (1+x)w_k, (1-x)w_k для группы 4', а каждая последующая группировка повторяется с интервалом в четыре группы относительно предыдущей группировки, где 2w_k число витков в каждом пазу (за исключением пазов с номерами 6, 15, 24, заполненных наполовину и зачерненных на фиг. 3), а значение х выбирается в пределах 0,45 ≅x≅0,55. На фиг. 2 и 3 фазные зоны обозначены как А-Х, B-Y, C-Z, где зоны А, В, С соответствуют начальным сторонам групп, а зоны Х, Y, Z их конечным сторонам. На диаграмме фиг. 5 угол α= 15^o/q. Коэффициенты укорочения катушек при полюсном делении τ= z/2p= 3˙q= 6,75 равны: sin( π˙6/2τ) 0,9848; sin( π˙4/2 τ) 0,8021; sin( π˙7/2 τ)=0,9983; sin( π˙5/2 τ)=0,9182; sin(π˙3/2 τ)=0,6428 и тогда с учетом фиг. 5 получаем: для предлагаемой обмотки (фиг. 3) при х 0,5 ЭДС фазы Е_ф [(0,9848 ˙1,5+ +0,8021˙0,5)(1+2cos α)+0,9983 ˙0,5+ +0,9182˙1,5+0,6428˙ 0,5] ˙w_k 7,8073w_k, обмоточный коэффициент К_об Е_ф/w_ф7,8073/8,5 0,9185, где w_ф
8,5w_k (в каждой фазе 0,5 паза свободно от обмотки), средний шаг катушек по пазам Y_п.ср.[(6 ˙1,5+4˙0,5)3+7˙0,5+5˙1,5+3˙0,5]/8,5=45,5/8,5=5,35; для известной обмотки (фиг. 2) К_об 0,9410 при y_п 6. Дифференциальное рассеяние обмотки σ_д [(R_д/R)² -1]100, характеризующее качество обмотки по уровню содержания высших и низших гармонических в кривой ее МДС, определяется по многоугольнику МДС (фиг. 4), построенному по вспомогательной треугольной сетке; векторы токов фазных зон показаны в центре фиг. 4; R2д

R2i квадрат среднего радиуса пазовых точек многоугольника, а R² (z ˙ K_об/р π)² квадрат радиуса окружности для основной гармонической МДС. По наружному многоугольнику фиг. 4 (сторона сетки принята за 0,5 единиц длины) для предлагаемой обмотки определяются: R_д² 1536/(4 ˙27); R² (25,5 ˙0,9185/2 π)² 13,89565, где z' 25,5 число полностью заполненных обмоткой пазов (фиг. 3); σ_д 2,350% по внутреннему многоугольнику фиг. 4 (сторона сетки принята за единицу длины) для известной обмотки (фиг. 2) определяются: R_д² 456/27; R² (27˙0,9410/2 π)² 16,35110 и σ_д=3,289% Таким образом, предлагаемая обмотка по сравнению с известной имеет меньший средний шаг катушек по пазам (y_п.ср/y_п 6/5,353 1,121), т.е. меньший расход меди, несколько меньший обмоточный коэффициент (в 0,9410/0,9185 1,024 раза) и значительно меньшее дифференциальное рассеяние σ_д (в 3,289/2,35 1,4 раза). Ее применение позволяет снизить амплитуды высших гармонических МДС обмотки, уменьшая тем самым добавочные потери в стали машины и ее магнитный шум, повышая КПД.

Использование: в совмещенных электрических машинах с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе. Сущность изобретения: в трехфазной якорной обмотке числа витков катушек первой группировки катушечных групп равны (1+x)W_k и (1-x)W_k для групп 1′, 2′, 3′, (1-x)W_k, (1+x)W_k, (1-x)W_k для группы 4′, причем каждая последующая группировка повторяется с интервалом в четыре группы относительно предыдущей группировки, при этом p≥ 2 четное число; Z 13,5 p; K 0,1,2,(2p-1); 2W_k число витков в пазах, а значение x выбирается в пределах 0,45≅ x≅ 0,55. 5 ил.

ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ ЯКОРНАЯ ОБМОТКА с полюсностью p и числом пазов на полюс и фазу q=2,25, выполненная двухслойной из концентрических катушек в z пазах из 6p катушечных групп с номерами в фазах: первой, второй, третьей соответственно 1′+3k, 5′+3k, 9′+3k , соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, а катушки группируются в катушечных группах по ряду 2223, повторяемому 3p/2 раза, группы с номерами 4′+4k содержат три катушки с шагами по пазам а остальные группы две катушки с Y_п=6,4, отличающаяся тем, что числа витков катушек первой группировки катушечных групп равны (1+x)w_к и (1-x)w_к для групп 1′,2′, 3′, (1-x)w_к, (1+x)w_к,(1-x)w_к для группы 4′, причем каждая последующая группировка повторяется с интервалом в четыре группы относительно предыдущей группировки, где p ≥ 2 четное число; Z=13,5 · р; k=0,1,2. (2р-1); 2w_к число витков в пазах, а значение x выбирается в пределах 0,45 ≅ x ≅ 0,55.