ДРОБНАЯ ТРЕХФАЗНАЯ ОБМОТКА ЯКОРЯ 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] Недостатком дробных обмоток является повышенное дифференциальное рассеяние, увеличивающее их индуктивное сопротивление рассеяния, что особенно неблагоприятно при их применении в совмещенных электрических машинах [2]
Известны также трехфазные дробные обмтоки при знаменателе дробности числа равном четырем, в которых катушки группируются в катушечные группы по рядам, приводимым в [3]
Цель изобретения улучшение электромагнитных параметров трехфазной дробной обмотки с q 1,75 путем повышения обмоточного коэффициента и снижения дифференциального рассеяния.

Достигается это тем, что для трехфазной дробной обмотки с полюсностью р и числом пазов на полюс и фазу q 1,75, выполненной двухслойной в z пазах из 6р катушечных групп с номерами в фазах I, II, III 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 1 повторяемому 3р/2 раза: группы с номерами 4'+4_k содержат одну катушку с шагом по пазам y_п'= 4, а остальные группы две катушки концентрические с шагами по пазам у_п 5, 3, причем числа витков катушек первой группировки катушечных групп равны по wk для групп 1' и 3', w_k и (1-х)w_kдля группы 2', (1+х)w_k для группы 4', а каждая последующая группировка повторяется с интервалом в четыре группы относительно предыдущей группировки, где р ≥ 2 четное число; z 10,5^.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 приведена развернутая схема предлагаемой обмотки с q 1,75 при р 2 и z 21; 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 (внутренней) и предлагаемой (фиг.3); на фиг.5 диаграмма сдвига осей катушечных групп.

Обмотка (фиг.1) выполнена двухслойной, трехфазной с полюсностью р 2 в z 21 пазу (q z/6p 1,75) из 6р катушечных групп с номерами в фазах I, II, III соответственно 1'+3k, 5'+3k, 9'+3k, где k 0,1,2,0(2р-1). 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 (из начал групп 10', 2', 6') С4, С5, С6, причем фазы можно соединять звездой или треугольником. Катушки группируются в катушечных группах по ряду 2 2 2 1, повторяемому 3р/2 3 раза. Группы с номерами 4' + 4k 4', 8'. 12' содержат одну катушку с шагом по пазам y_п' 4, а остальные группы две концентрические катушки с шагами по пазам y_п 5 и 3. В первой группировке катушечных групп (группы с номерами 1', 2', 3' 4') числа витков катушек равны: по w_k для групп 1' и 3'; w_k и (1-х)w_k для группы 2'; (1+х)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, 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 сдвига осей катушечных групп (фиг.5) угол 15^о/q 15/1,75. Коэффициенты укорочения катушек равны (при полюсном делении τz/2p 3q 5,25); sin(π˙5/2τ ) 0,9972; sin(π˙ 3/2τ ) 0,7818; sin(π˙4/2τ ) 0,9309 и тогда с учетом фиг.5 получаем: для предлагаемой обмотки (фиг.3) при х 0,5 ЭДМC-фазы Е_ф [(0,9972 + 0,7818)2cos α+ 0,9308^.1,5+ + (0,9972 + 0,7818.0,5)]^.w_k 6,3028w_k, обмоточный коэффициент К_об К_ф/W_ф6,3028/7 0,9004, средний шаг катушек по пазам У_п.ср. [(5 + 3)2 + 4·1,5 + 5 + 30,5]/7 28,5/7 4,07; для известной обмотки (фиг.2) -К_об 0,8898 при y_n 4. Дифференциальное рассеяние обмотки σ_д [(R_д/R)² 1]100, характеризующее ее качество по уровню содержания высших (и низших) гармонических МДС, определяется по многоугольнику МДС (фиг. 4), построенному с использованием вспомогательной треугольной сетки (векторы токов фазных зон показаны в центре фиг.4), где - квадрат среднего радиуса пазовых точек многоугольника (i 1-z), а R² (z·K_об/pπ)² квадрат радиуса окружности для основной гармонической МДС. Пo наружному многоугольнику фиг. 4 (сторона сетки принята за 0,5 единиц длины) определяются: R_д² 789/(421); R₂ (21·0,9004/2π )² 9,05628 и σ_д 3,717% по внутреннему многоугольнику (сторона сетки принята за единицу длины) для известной обмотки определяются: R_д² 195/21; R² (21.0,8898/2 π)² 8,844304 и σ_д 4,991%
Таким образом, предлагаемая обмотка при практически одинаковом расходе меди (y_п.ср.≈ y_п) имеет по сравнению с известной обмоткой лучшие электромагнитные параметры: более высокое значение К_об (в 0,9004/0,8898 1,012 раза) и значительно меньшее дифференциальное рассеяние σ_д (в 4,991/3,717 1,343 раза). Ее применение позволяет уменьшать индуктивное сопротивление рассеяния; снижать амплитуды высших гармонических МДС, снижая тем самым добавочные потери в стали и магнитный шум машины, повышать КПД.

Использование: в совмещенных электрических машинах с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе. Сущность изобретения: катушечные группы трехфазной обмотки якоря с номерами 4′+4k содержат одну катушку с шагом по пазам а остальные группы две концентрические катушки с шагами по пазам при этом числа витков катушек первой группировки катушечных групп равны по W_k для групп 1′ и 3′, W_к и (1-x)W_к для группы 2′, (1+x)W_к для группы 4′, а каждая последующая группировка повторяется с интервалом в четыре группы относительно предыдущей группировки, причем значение x выбрано из диапазона 0,45≅ x≅ 0,55 число полюсов p принято четным и p≥ 2 число пазов Z рассчитано по формуле Z 10,5 p число витков в каждом пазу выбрано 2·W_к, а номера катушечных групп определены из ряда k 0,1,2. (2p - 1). 5 ил.

ДРОБНАЯ ТРЕХФАЗНАЯ ОБМОТКА ЯКОРЯ с полюсностью p и числом пазов на полюс и фазу q 1,75, выполненная двуслойной в Z пазах из 6p катушечных групп с номерами в первой, второй и третьей фазах 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 1, повторяемому 3p/2 раз, отличающаяся тем, что группы с номерами 4′+4k содержат одну катушку с шагом по пазам а остальные группы две концентрические катушки с шагами по пазам Y_п 5 и 3, причем числа витков катушек первой группировки катушечных групп равны по W_k для групп 1′ и 3′, W_k и (1 x)W_k для группы 2′, (1+x)W_k для группы 4′ а каждая последующая группировка повторяется с интервалом в четыре группы относительно предыдущей группировки, при этом знаечение x выбрано из диапазона 0,45 ≅ x ≅ 0,55, число полюсов p принято четным и p ≥ 2, число пазов Z рассчитано по формуле Z 10,5 p, число витков в каждом пазу 2 W_к, а номера катушечных групп определены из ряда k 0, 1, 2, 2p-1.