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

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

Известны трехфазные электромашинные обмотки, выполненные с дробным числом пазов на полюс и фазу, которые могут выполняться одно-, двух- и одно-двухслойными из катушек равношаговых или концентрических [1]
Недостатком таких трехфазных дробных обмоток являются повышенные дифференциальные рассеяния, что ухудшает электромагнитные параметры обмоток, и это особенно проявляется в электрических совмещенных машинах с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе [2]
Наиболее близкой по конструкции к предлагаемой является двухслойная электромашинная обмотка, выполняемая из К 6р катушечных групп, содержащая концентрические катушки с неодинаковыми числами витков [3] Выполнение такой обмотки с неравновитковыми катушками по подобию синусных обмоток позволяет снизить дифференциальное рассеяние и улучшить их электромагнитные параметры.

Цель изобретения улучшение электромагнитных параметров трехфазной дробной обмотки с полюсностью р и числом пазов на полюс и фазу q 3,5 путем повышения обмоточного коэффициента и снижения дифференциального рассеяния.

Цель достигается тем, что для трехфазной дробной обмотки с полюсностью р и числом пазов на полюс и фазу q 3,5, выполненной из концентрических катушек в z пазах с номерами от 1 до z из К 6р катушечных групп с номерами в фазах первой, второй, третьей соответственно 1 + 3к, 3 + 3к, 5 + 3к, соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, каждая группа содержит три катушки с шагами по пазам и числами витков y_п 10, 8, 6 и 2w_к, w_к, w_к для нечетных групп, y_п' 9, 7, 5 и (1 + х) w_к, w_к, (1-х)w_к для четных групп, причем начальные стороны катушек первой пары групп уложены в пазы с номерами 1, 2, 3 и 5, 6, 7, а для каждой последующей пары групп указанная укладка в пазах повторяется со смещением на 2q 7 пазов относительно предыдущей пары групп, где р 1, 2, 3, z 21р; к 0, 1, 2, (2р-1); 2w_к число витков в каждом пазу, а значение х выбирается в пределах 0,50 ≅ х ≅ 0,55.

На фиг. 1 изображена развернутая схема предлагаемой обмотки при р 1 и z 2; на фиг. 2 и 3 показаны чередования фазных зон по пазам обмоток известной двухслойной (фиг. 2) и предлагаемой (фиг. 3); на фиг. 4 и 5 многоугольники МДС обмоток известной двухслойной (фиг. 4) и предлагаемой (фиг. 5).

Обмотка (фиг. 1) выполнена с полюсностью р 1 в z 21 пазах из К 6 катушечных групп (с номерами от 1' до 6'). Начала фаз С1, С2, С3 выведены из начал групп 1, 3, 5, а концы фаз С4, С5, С6 из начал групп 4, 6, 2, причем фазы могут соединяться звездой или треугольником. Катушечные группы выполнены из концентрических катушек и имеют шаги и числа витков: y_п 10, 8, 6 и 2w_к, w_к, w_к для нечетных групп, y_п' 9, 7, 5 и (1+x)w_к, w_к, (1-x)w_к, где значение х выбирается из условия снижения дифференциального рассеяния в пределах 0,5 0,55.

На фиг. 2 и 3 показаны чередования фазных зон по пазам (z 1 21), где зоны А, В, С соответствуют начальным сторонам катушечных групп, а зоны X, Y, Z их конечным сторонам. Фиг. 2 соответствуют известной трехфазной дробной обмотке (p 1, q 3,5) при шаге катушек по пазам y_п 8, а фиг. 3 предлагаемой обмотке с разновитковыми катушками. При полюсном делении τ z/2p 3q 10,5 коэффициенты укорочения катушек обмотки на фиг. 1 равны sin (π˙10/21)= 0,9972; sin (π˙8/21) 0,9309; sin (π˙6/21)= 0,7818; sin (π˙9/21) 0,9749; sin (π˙7/21)= 0,8660; sin (π˙5/21) 0,6802. Тогда, например при х 0,5 получают К_об (0,9972˙2 + +0,9309 + 0,7818 + 0,9749˙1,5 + 0,5˙0,8660 + +0,6802)/7 6,3756/7 0,9108 обмоточный коэффициент; y_п.ср (10˙2 + 8 + 6 + 9˙1,5 + +7 + 5˙0,5)/7 57/7 8,14 средний шаг катушек по пазам; при равновитковых катушках (х 0) и y_п 8 имеют К_об 0,8898.

На фиг. 4 и 5 построены многоугольники МДС по чередованиям фазных зон (фиг. 2 и 3) с использованием вспомогательной треугольной сетки [3] сторона которой принята за единицу длины и векторы токов фазных зон показаны векторами в центре многоугольников. Для двухслойной равновитковой обмотки (фиг. 2) на фиг. 4 определяются квадраты радиусов пазовых точек (по теореме косинусов) точки 1 и 3 R₁² 5² + 2² + 10 39, точки 4 и 7 4² + 3² + 12 37 R₄², точки 5 и 6 R₅² 5² + 1² + 5 31, точка 2 R₂² 6² 36; квадрат среднего радиуса R_д² [(39 + 37 + 31)2 + 36]/7 250/7; квадрат радиуса для основной гармонической МДС R² ( К_об/р)² (21˙0,8898/π)² 35, 37324; коэффициент дифференциального рассеяния σ_д [(R_д/R)² 1]˙100 0,964% Подобным образом для предлагаемой обмотки (фиг. 3) по фиг. 5 при х 0,5 определяются: R_д² 261,5/7; R² (21˙0,9108/π)²37,066783 и σ_д 0,783% при х 0,55 полу-чают К_об 0,9129; y_п.ср 8,17; σ_д 0,782%
Таким образом, предлагаемая обмотка характеризуется лучшими электромагнитными параметрами по сравнению с известной трехфазной дробной обмоткой: имеет в 0,9108/0,8898 1,024 раза более высокий обмоточный коэффициент, в 0,964/0,783 1,23 раза меньшее дифференциальное рассеяние при практически одинаковом расходе меди. Ее применение позволяет уменьшить амплитуды высших гармонических МДС и снизить тем самым добавочные потери в стали машины и повысить ее КПД. Она требует меньшего расхода изоляции в пазу (шесть пазов из 21 имеют однослойное расположение катушек) и технологична в изготовлении. Ее можно применять в совмещенных электрических машинах с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе, например в одномашинных преобразователях частоты.

Использование: в совмещенных электрических машинах с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе. Сущность изобретения: каждая катушечная группа обмотки содержит три катушки с шагами по пазам и числами витков y_п=10,8,6 и 2·W_к, W_к, W_к для нечетных групп, для четных групп, причем начальные стороны катушек первой пары групп уложены в пазы с номерами 1, 2, 3 и 5, 6, 7, а каждая последующая пара групп уложена в пазы со смещением на 2 q= 7 пазов относительно предыдущей пары групп, где p 1, 2, 3 Z 21 p; k 0,1 2. (2p-1); 2·W_к число витков в каждом пазу, а значение x выбрано из диапазона 0,50≅ x≅ 0,55. 5 ил.

ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ ОБМОТКА с полюсностью p и числом пазов на полюс и фазу q 3,5, выполненная из концентрических катушек в Z пазах с номерами от 1 до Z из k 6 · p катушечных групп с номерами 1 + 3k, 3 + 3k, 5 + 3k соответственно в фазах первой, второй и третьей, соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, отличающаяся тем, что каждая группа содержит три катушки с шагами по пазам и числами витков Y_п 10,8,6 и 2 · W_k, W_k и W_k для нечетных групп, 9,7,5 и (1 + x) · W_k, W_k и (1 x) · W_k для четных групп, причем начальные стороны катушек первой пары групп уложены в пазы с номерами 1,2,3 и 5,6,7, а каждая последующая пара групп уложена в пазы со смещением на 2q 7 пазов относительно предыдущей пары групп, где p 1,2,3, Z 21 · p; k 0,1,2, 2p 1; 2 · W_k число витков в каждом пазу, а значение x выбрано из диапазона 0,50 ≅ x ≅ 0,55.