ДВУХОБМОТОЧНЫЙ СТАТОР С m=3-ФАЗНЫМИ 2p=6·k- и 2p=8·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_п=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 с/d числа q [Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока / Пер. с англ. Л.: ГЭИ, 1959, с.224].

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=6·k- и 2р₂=8·k-полюсных петлевых обмоток статора при z=144·k пазах.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для статора с m=3-фазными 2p₁=6·k- и 2р₂=8·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 2р₁-полюсной обмотке относятся К/2 катушек с нечетными номерами 1К,3К,…,(z-l)K, содержащих по w_к1 витков и соединяемых в 6p₁ катушечных полугрупп с q₁'=4 соседними ее катушками в каждой, а к 2р₂-полюсной обмотке относятся К/2 катушек с четными номерами 2К,4K,…,(z)K, содержащих по w_к2 витков и соединяемых в 6р₂ катушечных полугрупп с q₂'=3 соседними ее катушками в каждой, при этом все катушки имеют нечетный шаг по пазам, равный у_к=19 или у_к=21, где k=l, 2 при q₁'=z/12p₁ и q₂'=z/12p₂.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемых обмоток двухобмоточного статора при z=144(k=l), у_к=19 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 2р₁=6-полюсной обмотки с q₁=8 (нечетные катушки), A'-Z'-B'-X'-C'-Y' для 2р₁=8-полюсной обмотки при q₂=6 (четные катушки) и сверху показаны лобовые части катушек 1К и 2К; на фиг.2 по чередованиям фазных зон фиг.1, треугольной сетке (при ее стороне в две единицы длины) построены многоугольники МДС для 2p₁=6 (наружный), 2р₂=8 (внутренний) с нумерацией первых q₁=z/6p₁=8, q₂=z/6p₂=6 пазовых точек с единичными векторами токов зон A-Z-B-X-C-Y в центре; на фиг.3, подобно фиг.2, построены многоугольники МДС для шага катушек У_к=21. При k=2 обмотка имеет 2p₁=12 и 2р₂=16 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_к 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 R² _д - квадрат среднего радиуса для j=1…N=q·d пазовых точек одной повторяющейся части многоугольника; R² _j определяются по теореме косинусов.

2р₁=6-полюсная обмотка фиг.1 при q₁=z/6p¹=8, τ_п=24, у_к=19 имеет коэффициенты: укорочения катушек K_у=sin(90°19/24)=sin(71,25°), распределения К_р=0,5/4sin7,5° и обмоточный К_об=К_уК_р=0,90684. По наружному многоугольнику МДС фиг.2: R² _j=3·8²=192 для j=1; R² _j=10²+6²+10·6=196 для j=2,8; R² _j=12²+4²+12·4=208 для j=3,7 R² _j=12²+2²+12·2=172 для j=4,6; R² _j=14²=196 для j=5, R² _д=ΣR² _j/8=192,5 по (1), R_o=144·0,90684/3π и σ_д%=0,274. Для 2р₂=8 при q₂=z/6p₂=6, τ_п=18 по внутреннему многоугольнику МДС фиг.2: K_у=sin95°, K_p=0,5/3sin10°, К_об=0,95614 и R² _д=ΣR² _j/3=724/6, R_o=144·0,95614/4π и σ_д%=0,517. Подобным образом для у_к=21 по многоугольникам МДС фиг.3: для 2p₁-K_об=0,93926, R_д ²=206,5 и σ_д%=0,269; для

2р₂-К_об=0,9271, R² _д=680/6 и σ_д%=0,415, т.е. выбор шага у_к=19 или у_к=21 определяется условиями проектирования и мощностями двухскоростного АД.

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=6·k- и 2р₂=8·k-полюсных петлевых обмоток статора при z=144·k пазах. Сущность изобретения состоит в том, что для двухобмоточного статора асинхронного двигателя с m=3-фазными 2p₁=6·k- и 2р₂=8·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, 3K,…(z-1)K, содержащих по w_k1 витков и соединяемых в 6p₁ катушечных полугрупп с q'₁=4 соседними ее катушками в каждой, а к 2р₂-полюсной обмотке относятся К/2 катушек с четными номерами 2К, 4K,…,(z)K, содержащих по w_к2 витков и соединяемых в 6р₂ катушечных полугрупп с q'₂=3 соседними ее катушками в каждой, при этом все катушки имеют нечетный шаг по пазам, равный y_к=19 или y_к=21, где k=1, 2 при q'₁=z/12p₁ и q'₂=z/12p₂. 3 ил.

Двухобмоточный статор с m=3-фазными 2p₁=6·k- и 2p₂=8·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=4 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 с q'₂=3 соседними ее катушками в каждой, при этом все катушки имеют нечетный шаг по пазам, равный y_k=19, или y_k=21, где k=1, 2 при q'₁=z/12p₁ и q'₂=z/12p₂.