ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ ОБМОТКА СТАТОРА 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 с дробным числом пазов на полюс и фазу, выполняемые из 6р катушечных групп двух- или одно-двухслойными из катушек равношаговых или концентрических [1]
Недостаток таких трехфазных дробных обмоток повышенное дифференциальное рассеяние, что ухудшает электромагнитные параметры, и это особенно проявляется в совмещенных электрических машинах с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе [2]
Наиболее близкой по конструкции к предлагаемой является трехфазная обмотка, выполняемая из 6р катушечных групп с концентрическими неравновитковыми катушками по подобию синусных обмоток [3]
Цель изобретения улучшение электромагнитных параметров трехфазной дробной обмотки при q 4,5 путем снижения ее дифференциального рассеяния.

Цель достигается тем, что для трехфазной дробной обмотки статора с полюсностью р и числом пазов на полюс и фазу q 4,5, выполненной из концентрических катушек в z пазах с номерами от 1 до z из 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 катушечная группа содержит четыре катушки с шагами по пазам и числами витков, равными y_п 13, 11, 9, 7 и 2w_к, (1+x)w_к, w_к, (1-х)w_к для нечетных групп, y_п' 12, 10, 8, 6 и (1+x')w_к, (1+x)w_к, (1-x)w_к, (1-x')w_к для четных групп, причем начальные стороны катушек первой пары групп уложены в пазы с номерами 1, 2, 3, 4 и 6, 7, 8, 9, а для каждой последующей пары групп указанная укладка в пазах повторяется со смещением на 2q 9 пазов относительно предыдущей пары групп, где р 1, 2, 3, z 27р; к 0, 1, 2,(2р-1); 2w_к число витков в каждом пазу, а значение х и x' выбираются в пределах 0,25 ≅ х ≅ 0,30 и 0,70≅ x'≅ 0,75.

На фиг. 1 изображена развернутая схема предлагаемой обмотки при р 1 и z 27; на фиг. 2 и 3 показаны чередования фазных зон по пазам известной двухслойной обмотки (фиг. 2) и предлагаемой (фиг. 3); на фиг. 4 многоугольник МДС обмотки.

Обмотка (фиг. 1) выполнена с полюсностью р 1 в z 27 пазах из 6р 6 катушечных групп (с номерами от 1' до 6'') с концентрическими катушками и соединена в фазах последовательно с зажимами начал фаз С1, С2, С3 и концов фаз С4, С5, С6, фазы могут соединяться звездой или треугольником. Фазы содержат группы с номерами 1 + 3к для фазы С1, 3 + 3к для фазы С2, 5 + 3к для фазы С3, где к 0, 1, 2,(2р-1). Каждая катушечная группа содержит четыре катушки с шагами по пазам и числами витков, равными y_п 13, 11, 9, 7 и 2w_к, (1+х)w_к, w_к, (1-х)w_к для нечетных групп, y_п' 12, 10, 8, 6 и (1+x')w_к, (1+x)w_к, (1-x)w_к, (1-x')w_к для четных групп, где 2w_к число витков в каждом пазу, а значения х и х' выбираются из условия уменьшения дифференциального рассеяния в пределах 0,25 ≅ х ≅ 0,30 и 0,70 ≅ x' ≅ 0,75. Начальные стороны катушек первой пары групп уложены в пазы с номерами 1, 2, 3, 4 и 6, 7, 8, 9, а для каждой последующей пары групп указанная укладка в пазах повторяется со смещением на 2q 9 пазов относительно предыдущей пары групп.

На фиг. 2 и 3 фазные зоны А, В, С соответствуют начальным сторонам катушечных групп, а зоны Х, Y, Z их конечным сторонам. Многоугольники МДС (фиг. 4) построен по чередованиям фазных зон (фиг. 3) с использованием вспомогательной треугольной сетки [3] сторона которой принята за единицу длины. Коэффициенты укорочения катушек равны (при полюсном делении τ= z/2p 27/2 13,5) sin (π˙ 13/27) 0,9983; sin (π˙ 11/27) 0,9580; sin (π˙ 9/27)0,8660; sin (π˙ 7/27) 0,7274; sin (π˙ 12/27)= 0,9848; sin (π˙ 10/27) 0,9182; sin (π˙ 8/27) 0,8021; sin (π˙ 6/27)0,6428. Тогда для предлагаемой обмотки при х 0,25 и x' 0,75 получают К_об(0,9983˙2 + 0,958˙1,25 + 0,866 + 0,7274˙0,75+ + 0,9848˙1,75 + 0,9182˙1,25 + 0,8021˙0,75 + +0,6428˙0,25)/9 0,9155 обмоточный коэффициент, y_п.ср. (13˙2 + 11˙1,25 + 9 + +7˙0,75 + 12˙1,75 + 10˙1,25 + 8˙0,75 + +6˙0,25)/9 91,5/9 10,167 средний шаг катушек по пазам. Для двухслойной равновитковой обмотки (фиг. 2) при y_п 10 имеют К_об 0,8773. Для известной двухслойной обмотки (фиг. 2) многоугольник МДС построен на фиг. 4 пунктирными линиями и по нему определяются [3] квадраты радиусов пазовых точек R₁² 6² + 3² + 18 63 точки 1 и 4; R₂² 7² + 1² + 7 57 точки 2 и 3; R₅² 5² + 4² + 20 + 61 точки 5 и 9; R₆² 6² + 2² + 12 52 точки 6 и 8; R₇² 7² 49 точка 7; квадрат среднего радиуса пазовых точек R_д² [(63 + 57 + 61 + 52)2 + 49)]/9 515/9; квадрат радиуса окружности для основной гармонической МДС R² (z˙К_об/p π)² (27˙0,8773/π)² 56,84916; коэффициент дифференциального рассеяния, характеризующий процентное содержание высших гармонических в кривой МДС, σ_д [(R_g/R)² 1]0,6562% Подобным образом для предлагаемой обмотки по наружному многоугольнику фиг. 4 определяются (при х 0,25 и x' 0,75) R² (27˙0,9155/π)² 61,907674; R_g²559,75/9 и σ_д 0,4632%
Таким образом, предлагаемая обмотка имеет лучшие электромагнитные параметры по сравнению с известной двухслойной дробной обмоткой (g 4,5): в 0,9155/0,8773= 1,044 раза более высокий обмоточный коэффициент и в 0,6562/0,4632 1,417 раза меньшее дифференциальное рассеяние при несколько большем (10,167/10,0) среднем шаге катушек. Применение предлагаемой обмотки позволяет снизить амплитуды высших гармонических поле и уменьшить тем самым добавочные потери в стали машины, повышая КПД. Она имеет также несколько меньший расход пазовой междуслойной изоляции.

Использование: в электрических машинах переменного тока, а также в совмещенных электрических машинах с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе. Сущность изобретения: каждая катушечная группа обмотки статора содержит четыре катушки с шагами по пазам и числами витков, равными y_п=13, 11, 9, 7 и 1·W_к, (1+x)·W_к, W_к (1+x)·W_к для нечетных групп, (1-x′)·W_к для четных групп, причем начальные стороны катушек первой пары групп уложены в пазы с номерами 1,2,3,4 и 6,7,8,9, а каждая последующая пара групп уложена в пазы со смещением на 2 q 9 пазов относительно предыдущей пары групп, где p 1,2,3 Z 27 p; k 0,1,2, (2p-1); 2′·W_к число витков в каждом пазу, а значения x и x′ выбирают из диапазона 0,25≅ x≅ 0,30 и 0,70≅ x′≅ 0,75. 4 ил.

ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ ОБМОТКА СТАТОРА с полюсностью p и числом пазов на полюс и фазу q 4,5, выполненная из концентрических катушек в Z пазах с номерами от 1 до Z из 6p катушечных групп с номерами в фазах первой, второй и третьей соответственно 1 + 3k, 3 + 3k, 5 + 3k, соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп по отношению к нечетным, отличающаяся тем, что каждая катушечная группа содержит четыре катушки с шагами по пазам и числами витков равными Y_п 13,11,9,7 и 2 · W_к, (1 + X) · W_к, W_к, (1 X) · W_к для нечетных групп, и (1 + X)W_к, (1 + X)W_к, (1 X)W_к, (1-X′)W_к для четных групп, причем начальные стороны катушек первой пары групп уложены в пазы с номерами 1,2,3,4 и 6,7,8,9, а каждая последующая пара групп уложена в пазы со смещением на 2q 9 пазов относительно предыдушей пары групп, где p 1,2, Z 27p; k 0,1,2. 2p-1; 2W_к число витков в каждом пазу, а значения X и X′ выбирают из диапазона 0,25 ≅ X ≅ 0,30 и 0,70 ≅ X′ ≅ 0,75.