ДВУХОБМОТОЧНЫЙ СТАТОР С m=3-ФАЗНЫМИ 2p=8·k- и 2p=10·k-ПОЛЮСНЫМИ ПЕТЛЕВЫМИ ОБМОТКАМИ В z=144·k ПАЗАХ Российский патент 2009 года по МПК H02K3/04 H02K17/12 

Изобретение относится к трехфазным обмоткам статора двухскоростных АД (асинхронных двигателей) с короткозамкнутым ротором.

Известны симметричные петлевые двухслойные (однослойные) m=3-фазные 2р-полюсные обмотки, выполняемые в z пазах из m'p катушечных групп (полугрупп) с шагом их катушек по пазам у_к, близким к полюсному делению τ_n=z/2p, числе пазов на полюс и фазу q=z/m'p и фазных зон на пару полюсов m'=6 (зоны A, Z, B, X, C, Y) [Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978, с.393]. При целых числах q каждая катушечная группа содержит q соседних катушек, а при дробных q=z/m'p=N/d=b+c/d (для чисел d не кратных m) числа катушек в группах соответствуют группировке обмотки в виде числового ряда, определяемого по дробной части c/d числа q [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/Пер.с англ. Л.: ГЭИ, 1959,с.224]. Например, при р=5, q'=12/5=2+2/5 обмотка имеет группировку катушек по ряду 32322, повторяемому 6p/d=6 раз.

На статоре двухскоростных АД при отношении скоростей 3:2, 4:3 и т.д. применяются обычно две отдельные разнополюсные трехфазные обмотки, выполняемые в виде обычных петлевых двухслойных, образующих после укладки четыре пазовых слоя, что увеличивает расход изоляционных материалов и повышает пазовое рассеяние обмотки, располагаемой в нижних пазовых слоях. Обе обмотки могут выполняться и подобно однослойным цепным при расположении их пазовых и лобовых частей в два слоя [Сергеев П.С. и др. Проектирование электрических машин. М.: Энергия, 1970, с.450-453].

В изобретении ставится задача упрощения изготовления и повышения использования активных материалов при снижении расхода изоляционных материалов, пазового и дифференциального σ_д% рассеяния m=3-фазных 2p₁=8·k- и 2р₂=10·k-полюсных петлевых обмоток статора при z=144·k пазах.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для статора с m=3-фазными 2p₁=8·k- и 2р₂=10·k-полюсными петлевыми обмотками в z=144·k пазах, каждая из которых выполнена симметричной m'=6-зонной из равномерно смещенных катушек, уложенных в пазах в два слоя: из K=z катушек с номерами от 1К до (z)K к 2p₁-полюсной обмотке относятся К/2 катушек с нечетными номерами 1К, 3К,…,(z-1)K, содержащих по w_k1 витков и соединяемых в 6p₁ катушечных полугрупп с q'₁=3 соседними ее катушками в каждой, а к 2р₂-полюсной обмотке относятся К/2 катушек с четными номерами 2К, 4К,…,(z)K, содержащих по w_k1 витков и соединяемых в 6р₂ катушечных полугрупп при q'2=12/5 с группировкой их катушек по ряду 32322, повторяемому шесть раз, при этом все катушки имеют шаг по пазам у_k=15, где k=1,2 при q'₁=z/12p₁ и q'₂=z/12p₂.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемых обмоток двухобмоточного статора при z=144 (k=1), у_k=15 для z/2=72 пазов с номерами пазов 1…72 снизу, катушек 1К, 2К,…сверху с фазными зонами A-Z-B-X-C-Y слоев для 2p₁=8-полюсной обмотки с q₁=6 (нечетные катушки), A'-Z'-B'-X'-C'-Y' для 2р₂=10-полюсной обмотки при q₂=12/5 (четные катушки) и сверху показаны лобовые части катушек 1К и 2К; на фиг.2 и 3 по чередованиям фазных зон фиг.1 и треугольной сетке (при ее стороне в две единицы длины) построены многоугольники МДС для 2p₁=8 (фиг.2), 2р₂=10 (фиг.3) с нумерацией первых q₁=z/6p₁=8 и 24 (для q₂=z/6p₂=12/5) пазовых точек с единичными векторами токов фазных зон А-Z-B-X-C-Y в центре. При k=2 имеем 2p₁=16 и 2р₂=20 полюсов при z=288 пазах.

Обмотки по фиг.1 соединяются обычным для m'=6-зонных обмоток образом, т.е. полугруппы зон X, Y, Z включаются в фазах встречно относительно полугрупп зон А, В, С, а их фазы следует сопрягать звездой. Стороны катушек занимают на фиг.1 половину каждого паза, но могут иметь сечения большие для одной и соответственно меньшие для другой обмотки при различных числах витков w_k и сечений проводников их катушек. Такие обмотки, подобные цепным однослойным, получаются как бы встроенными одна в другую при двух слоях для их пазовых и лобовых частей, что уменьшает расход изоляционных материалов и снижает пазовое рассеяние. Для крупных АД соединения катушек разнополюсных частей могут выполняться на противоположных сторонах статора.

Коэффициент дифференциального рассеяния σ_д% определяется из многоугольника МДС обмотки с использованием треугольной сетки [Попов В.И. Определение и оптимизация параметров трехфазных обмоток по их многоугольникам МДС // Электричество, 1997, №9, с.53-55] по соотношениям

где R_д ² - квадрат среднего радиуса для j=1…N=q·d пазовых точек одной повторяющейся части многоугольника; R² _j определяются по теореме косинусов.

2р₁=8-полюсная обмотка фиг.1 при q₁=z/6p₁=6, q'₁=3, τ_п=18, у_к=15 имеет коэффициенты: укорочения катушек К_у=sin(90°у_к/τ_п)=sin75°, распределения К_р=0,5/3sin10° и обмоточный K_об=K_vK_p=0,9271. По многоугольнику МДС фиг.2: R_j ²=3·6²=108 для j=1; R² _j=8²+4²+8·4=112 для j=2, 6; R² _j=10²+2²+10·2=124 для j=3, 5; R² _j=10²=100 для j=4, R² _д=ΣR² _j/6=680/6, по (1) R_o=144·0,9271/4π, σ_д%=0,415. Для 2р₂=10 при q₂=z/6p₂=12/5, τ_п=14,4 по многоугольнику МДС фиг.3: K_y=sin93,75°, K_p=0,5/12sin2,5°, K_об=0,9532 и R² _д=ΣR² _j/24=77,5, R_o=144·0,9532/5π и σ_д%=1,496, т.е. предлагаемые обмотки имеют высокие обмоточные коэффициенты при пониженных коэффициентах дифференциального рассеяния.

Применение предлагаемых обмоток на статоре двухскоростных АД с короткозамкнутым ротором позволяет упрощать изготовление, снижать расход изоляционных материалов, улучшать электромагнитные параметры обмоток из-за уменьшения их пазового и дифференциального рассеяния в сравнении с обычными раздельными разнополюсными одно- и двухслойными обмотками.

Изобретение относится к области электромашиностроения. В изобретении ставится задача упрощения изготовления и повышения использования активных материалов при снижении расхода изоляционных материалов и коэффициентов дифференциального рассеяния σ_д% m=3-фазных 2p₁=8·k и 2p₂=10·k-полюсными петлевыми обмотками в z=144·k пазах. Сущность изобретения состоит в том, что для двухобмоточного статора асинхронного двигателя с m=3-фазными 2p₁=8·k и 2p₂=10·k-полюсными петлевыми обмотками в z=144·k пазах, каждая из которых выполнена симметричной m'=6-зонной из равномерно смещенных катушек, уложенных в пазах в два слоя, согласно данному изобретению из K=z катушек с номерами от 1К до (z)K к 2р₁-полюсной обмотке относятся К/2 катушек с нечетными номерами 1К, 3К,…,(z-1)K, содержащих по w_k1 витков и соединяемых в 6p₁ катушечных полугрупп с q'₁=3 соседними ее катушками в каждой, а к 2р₂-полюсной обмотке относятся К/2 катушек с четными номерами 2К, 4K,…,(z)K, содержащих по w_k2 витков и соединяемых в 6р₂ катушечных полугрупп при q'₂=12/5 с группировкой их катушек по ряду 32322, повторяемому шесть раз, при этом все катушки имеют шаг по пазам y_k=15, где k=1, 2 при q'₁=z/12p₁ и q'₂=z/12p₂. 3 ил.

Двухобмоточный статор с m=3-фазными 2p₁=8·k- и 2p₂=10·k-полюсными петлевыми обмотками в z=144·k пазах, каждая из которых выполнена симметричной m'=6-зонной из равномерно смещенных катушек, уложенных в пазах в два слоя, отличающийся тем, что из K=z катушек с номерами от 1K до (z)K к 2р₁-полюсной обмотке относятся K/2 катушек с нечетными номерами 1K, 3K,…, (z-1)K, содержащих по w_k1 витков и соединяемых в 6p₁ катушечных полугрупп с q'₁=3 соседними ее катушками в каждой, а к 2р₂-полюсной обмотке относятся K/2 катушек с четными номерами 2K, 4K,…, (z)K, содержащих по w_k2 витков и соединяемых в 6р₂ катушечных полугрупп при q'₂=12/5 с группировкой их катушек по ряду 32322, повторяемому шесть раз, при этом все катушки имеют шаг по пазам y_k=15, где k=1, 2 при q'₁=z/12p₁ и q'₂=z/12p₂.