ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ 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 с дробным числом пазов на полюс и фазу, выполняемые двух- и одно-двухслойными из катушек равношаговых или концентрических [1]
Недостаток таких дробных обмоток повышенное дифференциальное рассеяние, что ухудшает электромагнитные параметры обмоток, и это особенно неблагоприятно отражается на характеристиках совмещенных электрических машин [2]
Наиболее близкой по конструкции к предлагаемой является трехфазная двухслойная обмотка, выполненная из 6р катушечных групп из концентрических неравновитковых катушек по подобию синусных обмоток [3]
Целью изобретения является улучшение электромагнитных параметров трехфазной обмотки с числом пазов на полюс и фазу q 5,5 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 5,5, выполненной с концентрическими катушками 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 катушечная группа содержит пять катушек с шагами по пазам и числами витков, равными y_п 16, 14, 12, 10, 8 и 2w_к, (1+х)w_к, w_к, w_к, (1-х)w_к для нечетных групп, y_п' 15, 13, 11, 9, 7 и (1+x')w_к, (1+x'')w_к, w_к, (1-x'')w_к, (1-х')w_к для четных групп, причем начальные стороны катушек первой пары групп уложены в пазы с номерами 1, 2, 3, 4, 5 и 7, 8, 9, 10, 11, а для каждой последующей пары групп укладка в пазах повторяется со смещением на 2q 11 пазов относительно предыдущей пары групп, где р 1, 2, 3, z 33р; к 0, 1, 2,(2р-1); 2w_к число витков в каждом пазу, а значения x, x', z'' выбираются в пределах 0,45 ≅ х ≅ 0,50; 0,75 ≅ x' ≅ 0,80; 0,25 ≅ x''≅ 0,30.

На фиг. 1 изображена развернутая схема предлагаемой обмотки с р 1 и z 33; на фиг. 2 и 3 показаны чередования фазных зон по пазам известной двухслойной (фиг. 2) и предлагаемой (фиг. 3) обмоток; на фиг. 4 дан многоугольник МДС известной (пунктирные линии) и предлагаемой (сплошные линии) обмоток.

Обмотка (фиг. 1) выполнена с полюсностью р 1 в z 33 пазах из К 6р 6 катушечных групп (с номерами от 1' до 6'), соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, с зажимами С1, С2, С3 для начал фаз, С4, С5, С6 для концов фаз. 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 пять концентрических катушек с шагами по пазам и их числами витков y_п 16, 14, 12, 10, 8 и 2w_к, (1+x)w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к для нечетных групп, yп' 15, 13, 11, 9, 7 и (1+x')w_к, (1+x'')w_к, w_к, (1-x'')w_к, (1-x')w_к для четных групп, где 2w_к число витков в каждом пазу, а значения х, x', x'' выбираются из условия уменьшения дифференциального рассеяния в пределах 0,45 ≅ х ≅ 0,50; 0,75 ≅ x' ≅ 0,80; 0,25 ≅ x' ≅ 0,30.

На фиг. 2 и 3 зоны А, В, С относятся к начальным сторонам катушечных группе, а зоны X, Y, Z к их конечным сторонам. Многоугольник МДС (фиг. 4) построен по чередованиям фазных зон по пазам с использованием вспомогательной треугольной сетки (ее сторона принята за единицу длины), и по нему определяется коэффициент дифференциального рассеяния σ_д [3] характеризующий качество обмотки по уровню содержания в ее кривой МДС высших гармонических. Коэффициенты укорочения катушек обмотки по фиг. 1 равны: sin (π˙16/33) 0,9989;sin (π˙14/33) 0,9718; sin (π˙12/33) 0,9096; sin (π˙10/33) 0,8146; sin (π˙8/33) 0,6901; sin (π˙15/33) 0,9898; sin (π˙13/33) 0,9450; sin (π˙11/33) 0,8660; sin (π˙9/33) 0,7558; sin (π˙7/33) 0,6182. Тогда для предлагаемой обмотки (фиг. 3) при х 0,50, x' 0,75, x'' 0,25 получают К_об (0,9989 ˙ 2 + 0,9718 ˙ 1,5 + 0,9096 + 0,8146 + +0,6901 ˙ 0,5 " 0,9898 ˙ 1,75 + 0,9450 ˙ 1,35 + +0,8660 + 0,7558 ˙ 0,75 + 0,6182 ˙ 0,25)/110,9114 обмоточный коэффициент; y_п.ср(16 ˙ 2 + 14 ˙ 1,5 + 12 + 10 + 8 ˙ 0,5 + + 15 ˙ 1,75 + 13˙ 1,25 + 11 + 9 ˙ 0,75 + + 7 ˙ 0,25)/11 141/11 12,818 средний шаг катушек по пазам. Для известной двухслойной обмотки при y_п 12 имеют К_об0,8690.

По многоугольнику МДС (фиг. 4) определяются квадраты радиусов пазовых точек и квадрат среднего радиуса: R_g² 921/11 для известной двухслойной обмотки (фиг. 2) и R_g² 1011,375/11 для предлагаемой обмотки (фиг. 3). Квадрат радиуса окружности для основной гармонической МДС определяется как R₂ (z ˙ Kоб/р π)², и тогда коэффициент дифференциального рассеяния σ_д[(Rg/R)² 1]˙100 равен σ_д 0,4932% для известной двухслойной обмотки; σ_д 0,3167% для предлагаемой обмотки.

Таким образом, предлагаемая обмотка имеет значительно лучшие электромагнитные параметры по сравнению с известной двухслойной обмоткой: в 0,9114/0,86901,049 раза более высокий обмоточный коэффициент и в 0,4932/0,3167 1,557 раза меньшее дифференциальное рассеяние, при этом средний шаг катушек по пазам несколько больше (в 12,818/12 1,068 раза). Кривая МДС предлагаемой обмотки значительно ближе к синусоидальной, чем для известной обмотки, поэтому снижаются амплитуды высших гармонических МДС (на 56%) и уменьшаются добавочные потери в стали машины с предлагаемой обмоткой, возрастает КПД машины, снижаются индуктивные сопротивления обмотки и возрастает коэффициент мощности машины.

Использование: в электрических машинах переменного тока, а также в совмещенных электрических машинах с двумя радиополюсными полями в магнитопроводе. Сущность изобретения: каждая катушечная группа электромашинной трехфазной обмотки содержит пять катушек с шагами по пазам и числами витков, равными y_п=16, 14, 12, 10, 8 и 2·(1+x)·W_к, W_к (1-x)·W_к для нечетных групп, и (1+x′)·W_к, (1+x″)·W_к, 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 1,2,3,4,5 и 7,8,9,10,11, а каждая последующая пара групп уложена в пазы со смещением на 2 q 11 пазов относительно предыдущей пары групп, где p 1,2,3. Z 33 p; k 0,1,2,3. (2p-1); 2′·W_к число витков в каждом пазу, а значения x, x′, x″, выбраны из диапазонов 0,45≅ x≅ 0,50; 0,75≅ x′≅ 0,80; 0,25≅ x″≅0,30. 4 ил.

ЭЛЕКТРОМАШИННАЯ ТРЕХФАЗНАЯ ДРОБНАЯ ОБМОТКА с полюсностью p и числом пазов на полюс и фазу q 5,5, выполненная с концентрическими катушками в Z пазах с номерами от 1 до Z из k 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 относительно нечетных, отличающаяся тем, что каждая катушечная группа содержит пять катушек с шагами по пазам и числами витков, равными y_п 16,14,12,10,8 и 2 · W_к, (1 + x) · W_к, W_к, W_к, (1 x) · W_к для четных групп, 15,13,11,9,7 и (1+x′)W_к,(1+x″)W_к,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 1,2,3,4,5 и 7,8,9,10,11, а каждая последующая пара групп уложена в пазы со смещением на 2q 11 пазов относительно предыдущей пары групп, где p 1,2,3. Z 33 · p; k 0,1,2,2p 1, 2 · W_к число витков в каждом пазу, а значениях x, x′, x″ выбраны из диапазонов 0,45 ≅ x ≅ 0,50; 0,75 ≅ x′ ≅ 80; 0,25 ≅ x″ ≅ 0,30.