ДВУХОБМОТОЧНЫЙ СТАТОР С m=3-ФАЗНЫМИ 2p=14- и 2p=16-ПОЛЮСНЫМИ ПЕТЛЕВЫМИ ОБМОТКАМИ В z=168 ПАЗАХ Российский патент 2009 года по МПК H02K17/14 H02K3/04 H02K3/28 

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'р 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 т) 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=8 и q'=7/4=1+3/4 обмотка имеет группировку катушек по ряду 2 2 2 1, повторяемому 6p/d=12 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=14- и 2р₂=16-полюсных петлевых обмоток статора при z=l68 пазах.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для статора с m=3-фазными 2p₁=14- и 2р₂=16-полюсными петлевыми обмотками в z=168 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 2р'-полюсной обмотке относятся К/2 катушек с нечетными номерами 1К, 3K,…, (z-l)К, содержащих по w_k1 витков и соединяемых в 6p₁ катушечных полугрупп с q'₁=2 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=7/4 с группировкой их катушек по ряду 2 2 2 1, повторяемому двенадцать раз, при этом все катушки имеют шаг по пазам у_k=11, где q'₁=z/12p₁ и q'₂=z/12p₂.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемых обмоток двухобмоточного статора при z=168, у_k=11 для z/2=84 пазов с номерами пазов 1…84 снизу, катушек 1K, 2К,… сверху с фазными зонами A-Z-B-X-C-Y слоев для 2p₁=14-полюсной обмотки с q₁=4 (нечетные катушки), A'-Z'-B'-X'-C'-Y' для 2р₂=16-полюсной обмотки при q₂=7/2 (четные катушки) и сверху показаны лобовые части катушек 1К, 2К; на фиг.2, 3 по чередованиям фазных зон фиг.1, треугольной сетке (при ее стороне в две единицы длины) построены их многоугольники МДС для 2p₁=14 (фиг.2), 2р₂=16 (фиг.3) с нумерацией первых q₁=z/6p₁=4 и 14 (для q₂=z/6p₂=7/2) пазовых точек с единичными векторами токов фазных зон A-Z-B-X-C-Y в центре.

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

2р₁=14-полюсная обмотка фиг.1 при q₁=z/6p₁=4, q'₁=2, τ_п=12, у_к=11 имеет коэффициенты: укорочения катушек K_y=sin(90°y_к/τ_п)=sin82,5°, распределения К_р=0,5/2sin15° и обмоточный К_об=К_уК_p=0,95766. По многоугольнику МДС фиг.2:

R_o=168·0,95766/7π и σ_д%=0,89. Для 2р₂=16 при q'₂=z/12p₂=7/4, τ_п=10,5 по многоугольнику МДС фиг.3: K_y=sin(90°11/10,5), K_p=0,5/7sin(30°/7), К_об=0,95315, R² _j=6²+2²+6·2=52 для j=l,9,l 1,13; R² _j=6²=36 для j=2,5,8; R² _j=4²+2²+4·2=28 для j=3,4,6,7; R² _j=3·4²=48 для j=10,14;

R² _j=8²=64 для j=12 и по (1)

R_o=168·0,95315/8π и σ_д%=3,464.

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 электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения статоров с двумя трехфазными обмотками, предназначенных для двухскоростных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Сущность изобретения состоит в том, что в двухобмоточном статоре с m=3-фазными 2p₁=14- и 2р₂=16-полюсными петлевыми обмотками в z=168 пазах, каждая из которых выполнена симметричной m'=6-зонной из равномерно смещенных катушек, уложенных в пазах в два слоя, согласно данному изобретению из К=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=2 соседними ее катушками в каждой, а к 2р₂-полюсной обмотке относятся К/2 катушек с четными номерами 2К, 4К,…,(z)K, содержащих по w_k2 витков и соединяемых в 6р₂ катушечных полугрупп при q'₂=7/4 с группировкой их катушек по ряду 2 2 2 1, повторяемому двенадцать раз, при этом все катушки имеют шаг по пазам у_к=11, где q'₁=z/12p₁ и q'₂=z/12p₂. Технический результат - упрощение изготовления двухобмоточных статоров двухскоростных асинхронных двигателей, улучшение использования активных материалов при одновременном снижении расхода изоляционных материалов, а также улучшение электромагнитных параметров обмоток предлагаемых статоров путем уменьшения пазового и дифференциального рассеяния по сравнению с обычными раздельными разнополюсными одно- и двухслойными обмотками. 3 ил.

Двухобмоточный статор с m=3-фазными 2p₁=14- и 2p₂=16-полюсными петлевыми обмотками в z=168 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 2p₁-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=2 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=7/4 с группировкой их катушек по ряду 2221, повторяемому двенадцать раз, при этом все катушки имеют шаг по пазам y_k=11, где q'₁=z/12p₁ и q'₂=z/12p₂.