Двухслойная статорная обмотка для механизированной укладки Советский патент 1992 года по МПК H02K3/28 

Изобретение относится к области электромашиностроения, в частности к индукционным двигателям и датчикам с механизированной укладкой статорных обмоток, имеющих улучшенные фильтрующие свойства.

Известны двухслойные статорные обмотки машин переменного тока для механи- зированнойих у к л адки каждая фаза обмотки состоит из 2р катушечных групп, а каждая из групп содержит q концентрических разношаговых катушек, выполненных с одинаковым числом витков, где р - число пар полюсов, q - число пазов на полюс и фазу обмотки.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является двухслойная статорная обмотка для механизированной укладки, каждая фаза которой содержит 2р идентичных катушечных групп, состоящих из q концентрических катушек, выполненных с шагом YI mq - 2i + 1 и с числом витков в

катушках, удовлетворяющих условию Wi + Wq-H-i Wn, причем стороны катушек наибольшего шага двух смежных катушечных групп, принадлежащих одной и той же фазе, расположены в смежных пазах, число витков 1-й катушки каждой катушечной группы Wi выполнено в соответствии с отношением

W,- lnt{WUos2(i-)3} f

где I 1,2,..., q - номер катушки при начале нумерации с катушки наибольшего шага Yi mq-1;

m - число фаз обмотки;

Wn - число проводников в пазу по условиям его заполнения;

Jru - оператор округления числа в фигурных скобках до ближайшего целого числа.

Известная обмотка содержит весь спектр штатных гармоник многофазной обмотки порядка V 2mki1, где k 1,2и

степень их подавления явно недостаточна для электрических машин информационного типа, например многополюсные вращаюVJ

сл VI о

N3 О

щиеся трансформаторы, сельсины, индукто- сины и т.п.. которые требуют применения синусных обмоток.

Целью изобретения является улучшение фильтрующих свойств обмотки путем более эффективного подавления высших пространственных гармоник поля, за исключением зубцовых.

По сравнению с известной предложенная обмотка практически полностью подавляет все высшие гармоники незубцового порядка, значительно уменьшает коэффициент дифференциального рассеяния обмотки, а следовательно, обеспечивает синусоидальное изменение коэффициента взаимоиндукции между фазами обмоток подвижной и неподвижной частей электрической машины, что необходимо в электромеханических преобразователях информационного типа.

Цель изобретения достигается тем, что в двухслойной статорной обмотке для механизированной укладки, содержащей в каждой из m фаз по 2р идентичных катушечных групп, состоящих из q концентрических раз- новитковых и разношаговых катушек, причем шаг каждой последующей катушки меньше на два пазовых деления шага предыдущей катушки, согласно изобретению стороны катушек наибольшего шага, равного полюсному делению, двух смежных катушечных групп, принадлежащих одной и той же фазе, расположены в одном пазу, а число витков выполнено в соответствии с отношением

Wi Im /Wo

««So-in

л

где W0 Wm cos2m ПРИ четных числах q:

я:

Wo Wm COS /COS

л

при нечет 2mqных числах q;

С 0.5 при 1 1;

С 0при 1 l q;

m 2 - число фаз обмотки;

q 1 - число пазов на полюс и фазу обмотки;

р 1 - число пар полюсов обмотки;

Wn - число витков максимально заполненных пазов по условиям допустимой величины коэффициента заполнения паза;

i 1,2q - номер катушки в катушечной группе при начале нумерации их с катушки наибольшего шага;

I nt - оператор округления числа в фигур- ных скобках до ближайшего целого числа.

На фиг. 1 схематически показана структура катушечной группы двухслойной статорной обмотки для механизированной укладки при произвольном числе фаз m и

числе пазов на полюс и фазу q с указанием шагов катушек YI, выраженных в пазовых делениях,- на фиг. 2 - схема укладки катушечных групп обмотки по переходам для случая m 3; 2р 4; q 4,

0 Двухслойная статорная обмотка для механизированной укладки содержит 2р идентичных катушечных групп в каждой из m фаз. Каждая катушечная группа (фиг. 1) состоит из концентрически расположенных

5 катушек (1,2q). Номер 1 присвоен катушке с наибольшим шагом YI mq, остальным катушкам присвоены номера i 2,3,..., q в порядке убывания их шага, при этом шаг каждой последующей катушки меньше шага

0 предыдущей катушки на два пазовых деления, так что шаг катушки с произвольным номером I удовлетворяет соотношению YI mq - 2{И) Число витков Wi катушки с произволь5 ным номером i выполнено по соотношению

п, „ 1-1

W,lnt, JWof

,.{v

q)

ffi

0

n

где W0 Wm СОЗттр-г при четных числах q;

W0

Wm COS

/COS

3t

2tnq

-при неS2m n 2m

четных числах q; 5 С 0,5при1 1; С 0 при 1 i q;

Wm - число витков максимально заполненных пазов по условию допустимой величины коэффициента их заполнения. 0 Величина шагов катушек в пазовых делениях и числа витков катушек Wi, выраженные В ДОЛЯХ ЧИСЛа Wm(Wj тдр- }, ДЛЯ

наиболее распространенных трехфазных 5 обмоток при разных числах q приведены в таблице.

Укладка в пазы предложенной обмотки производится по известным алгоритмам укладки обычных двухслойных концентриче- 0 ских обмоток для механизированной укладки. В качестве примера на фиг. 2 зана укладка по переходам для случая m 3; q 4; 2р А, Такая обмотка должна укладываться в z 2m.p-q - 2-3-2-4 48 пазов в четыре 5 перехода, за каждый из которых укладывается т-р/2 3 2/2 3 катушечных групп с шагом между ними Укг 4q - 16, а шаг между переходами равен Yn q 4.

Для обозначения принадлежности катушечных групп к отдельным фазам на фиг, 2

использована различная штриховка: отмывка - фаза А; косая клетка - фаза С: прямая клетка - фаза В. Пазы с номера 26 по номер 42 на фиг. 2 не показаны по условиям соблюдения габарита чертежа. . За первый переход в пазы укладываются три катушечных группы с шагом YKr 16, принадлежащих фазам А, В и С и расположенных в пазах: 1-я группа (фаза А) - пазы 1-4 и 10-13; 2-я группа (фаза С) - пазы 17-20 и 26-29; 3-я группа (фаза В) - пазы 33-36 и 42-45.

При укладке катушечных групп первого перехода, начиная с паза № 1, укладка катушечных групп второго перехода начинается с паза 1 + Yn 1 + 4 5. при этом катушечные группы второго перехода укладываются в пазы: 1-я группа (фаза С) - пазы 5-8 и 14-17: 2-я группа (фаза В) - пазы 21-24 и 30-33; 3-я группа (фаза А) - пазы 37-40 и 46-48.

Укладка трех катушечных групп третьего перехода начинается с паза 1 + 2Yn 1 + 24 9, при этом катушечные группы укладываются в пазы: 1-я группа (фаза В) - пазы 9-12 и 18-21; 2-я группа (фаза А)-пазы 25-28 и 34-37; 3-я группа (фаза С) - пазы 41-44 и 2-5.

Укладка катушечных групп четвертого перехода начинается с паза 1 + 3-Yn 1+3 , при этом катушечные группы уклады- ваются в пазы: 1-я группа (фаза А) - пазы 13-16 и 22-25; 2-я группа (фаза С) - пазы 29-32 и 38-41; 3-я группа (фаза В) - пазы 45-48 и 6-9.

В результате четвертого перехода в па- зы уложены все 2р.т 3-4 12 катушечных групп. Катушечные группы, принадлежащие одной фазе, по известным алгоритмам соединены между собой последовательно и/или параллельно, образуя требуемое чис- ло параллельных ветвей обмотки.

Предложенная обмотка характеризуется несколько неравномерным заполнением пазов проводниками. За счет взаимного перекрытия двух смежных фазных зон обмот- ки суммарное число проводников в пазу с

произвольным номером I (I 1,2z 2mpq)

определяется выражением

Wni W| + Wq-| W0

(f-1

+1)

COS

ж

50

2m

Минимальное число проводников расположено в пазах с номерами 1 + kq и равно Мпмин W055

Максимальное число проводников при четных q расположено в пазах с номерами.

i 1 + q(k + «), а при нечетных q - пазах с

номерами 1 1+ Kq и равно ; Л/Пмакся

-Wro.

При числе фаз m 2 число витков катушек, хотя и отличается от числа витков катушки концентрической синусной обмотки, но становится пропорциональным синусу углового шага катушки, выраженного в электрических радианах, поэтому отличительные конструктивные признаки предложенной обмотки появляются при числе фаз m 2.

При подключении обмотки к симметричному m-фазному источнику питания по катушкам фаз будут протекать токи, которые создадут в зазоре электрической машины магнитное поле, характеризующееся спектральным составом

v Vf 2mqk + 1 k + 1

где k 0, ± 1 , ±2,

т.е. указанная обмотка подавляет все высшие гармоники намагничивающих сил, за исключением зубцовых, для которых величина коэффициента обмоточного kwqz равна коэффициенту обмоточному для основной гармоники и определяется формулой

.«2йд

п

kwi +

вне зависимости от порядка гармоники. Для всех остальных гармоник Kwy 0. Формула изобретения Двухслойная статорная обмотка для механизированной укладки, содержащая в каждой из m фаз по 2р идентичных катушечных групп, состоящих из q концентрических разновитковых и разношаговых катушек, причем шаг каждой последующей катушки меньше на два пазовых деления шага предыдущей катушки, отличающаяся тем, что, с целью улучшения ее фильтрующих свойств путем более эффективного подавления высших пространственных гармоник поля, за исключением зубцовых, стороны катушек наибольшего шага, равного полюсному делению, двух смежных катушечных групп, принадлежащих одной и той же фазе, расположены в одном пазу, а число витков 1-той катушки выполнено в соответствии с соотношением

slnЈ(1 -Щ ,

w- V cl}.

л

где Wo Wm при четных числах;

л

ж

2mq

- при нечетW0 Wm COS / COS

ых числах;

С 0,5 при 1 t;

С О при 1 I Ј q;

m 2 - число фаз обмотки;

q 1 - число пазов на полюс и фазу,

р 1 - число пар полюсов обмотки;

Wm - число витков максимально заполненных пазов по условиям допустимой величины коэффициента заполнения паза;

I 1,2q - номер катушки в катушечной группе при начале их нумерации с катушки наибольшего шага;

Int - оператор округления числа в фигурных скобках до ближайшего целого числа,

Использование: электромашиностроение, в частности в электродвигателях и датчиках с механизированной укладкой статорных обмоток, имеющих улучшенные фильтрующие свойства. Сущность изобретения: двухслойная статорная обмотка для механизированной укладки содержит Ё каждой из m фаз по 2р идентичных катушечных групп, состоящих из q концентрических раз- новитковых и разношаговых катушек. Стороны катушек наибольшего шага двух смежных групп одной фазы расположены в одном пазу. Приведена формула, определяющая число витков в каждой катушке. 3 ил., 1 табл.

Ј (номера хаюушек)

t/i mt-2fi-t)

r m% Фиг.1

Номера пазов

Фиг.З