ДВУХОБМОТОЧНЫЙ СТАТОР С m=3-ФАЗНЫМИ 2p=10- И 2р=12-ПОЛЮСНЫМИ ПЕТЛЕВЫМИ ОБМОТКАМИ В z=180 ПАЗАХ Российский патент 2009 года по МПК H02K7/14 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′p катушечных групп (полугрупп) с шагом их катушек по пазам y_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 c/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=10- и 2р₂=12-полюсных петлевых обмоток статора при z=180 пазах.

Решение поставленной задачи достигается тем, что для статора с m=3-фазными 2p₁=10- и 2р₂=12-полюсными петлевыми обмотками в z=180 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 1K до (z)K к 2р₁-полюсной обмотке относятся K/2 катушек с нечетными номерами 1K, 3K, …, (z-1)K, содержащих по w_к1 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_к2 витков и соединяемых при q′₂=5/2 в 6р₂ чередующихся трех- и двухкатушечных полугрупп, при этом все катушки имеют шаг по пазам y_к=15, где q′₁=z/12p₁ и q′2=z/12p₂.

На фиг.1 показана развертка пазовых слоев предлагаемых обмоток двухобмоточного статора при z=180, y_к=15 для z/4=45 пазов с номерами пазов 1…45 снизу, катушек 1K, 2K, … сверху с фазными зонами A-Z-B-X-C-Y слоев для 2p₁=10-полюсной обмотки с q₁=6 (нечетные катушки), A′-Z′-B′-X′-C′-Y′ для 2р₂=12-полюсной обмотки при q₂=5 (четные катушки) и сверху показаны лобовые части катушек 1K, 2K; 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=10 (фиг.2), 2р₂=12 (фиг.3) с нумерацией первых q₁=z/6p₁=6 и q₂=z/6p₂=5 пазовых точек с единичными векторами токов фазных зон A-Z-B-X-C-Y в центре многоугольников.

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=10-полюсная обмотка фиг.1 при q₁=z/6p₁=6, q′₁=3, τ_п=18, у_к=15 имеет коэффициенты: укорочения катушек K_y=sin(90°у_к,/τ_п)=sin75°, распределения полугрупп K_p=0,5/3sin10°, обмоточный K_об=K_уK_р=0,9271. По многоугольнику МДС фиг.2: R² _j=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=∑R² _j/6=680/6, R_o=180·0,9271/5π и σ_д%=0,415. Для 2р₂=12 при q₂=z/6p₂=5, τ_п=15 по многоугольнику МДС фиг.3: K_у=1, K_р=0,5/5sin6°, K_oб=0,9567, R² _д=∑R² _j/5=84, по (1) R_o=180·0,9567/6π, σ_д%=0,644, т.е. предлагаемые обмотки имеют высокие обмоточные коэффициенты и пониженные коэффициенты 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 электротехники и электромашиностроения и может использоваться в трехфазных двухскоростных асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором. Сущность изобретения состоит в том, что для двухобмоточного статора асинхронного двигателя с m=3-фазными, 2p₁=10- и 2р₂=12-полюсными петлевыми обмотками, размещенными в z=180 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 1K до (z)K к 2p₁-полюсной обмотке относятся K/2 катушек с нечетными номерами 1K, 3K, …, (z-1)K, содержащих по

w_к1 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_к2 витков и соединяемых при q′₂=5/2 в 6р₂ чередующихся трех- и двухкатушечных полугрупп, при этом все катушки имеют шаг по пазам y_к=15, где q′₁=z/12p₁ и q′₂=z/12p₂. Технический результат - упрощение изготовления и повышение использования активных материалов при одновременном снижении расхода изоляционных материалов, а также повышение коэффициентов дифференциального рассеяния

σ_д% данных обмоток двухобмоточного статора при Z=180. 3 ил.

Двухобмоточный статор с m=3-фазными 2p₁=10 - и 2р₂=12 - полюсными петлевыми обмотками в z=180 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_к1 витков и соединяемых в 6p₁ катушечных полугрупп с q′₁=3 соседними ее катушками в каждой, а к 2p₂-полюсной обмотке относятся K/2 катушек с четными номерами 2K, 4K, …, (z)K, содержащих по w_к2 витков и соединяемых при q′₂=5/2 в 6р₂ чередующихся трех- и двухкатушечных полугрупп, при этом все катушки имеют шаг по пазам у_к=15, где q′₁=z/12p₁ и q′₂=z/12p₂.