двухобмоточный статор с m=3-фазными 2p1=10- и 2р2=12-полюсными петлевыми обмотками в z=180 пазах
Классы МПК: | H02K7/14 конструктивное сопряжение с механической нагрузкой, например с ручным механическим инструментом, с вентилятором H02K3/04 обмотки, отличающиеся по сечению, форме или конструктивному выполнению, например обмотки с проводниками в виде стержней H02K3/28 расположение обмоток или соединений между ними |
Автор(ы): | Ахунов Турсун Абдалимович (RU), Попов Виктор Иванович (RU), Петров Юрий Николаевич (RU), Тихонов Сергей Иванович (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Ярославский электромашиностроительный завод - ОАО "ELDIN" (ЭЛДИН) (RU), Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волжский государственный инженерно-педагогический университет" (ВГИПУ) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2008-03-04 публикация патента:
20.07.2009 |
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
wк1 витков и соединяемых в 6p1 катушечных полугрупп с q 1=3 соседними ее катушками в каждой, а к 2р 2-полюсной обмотке относятся K/2 катушек с четными номерами 2K, 4K, , (z)K, содержащих по wк2 витков и соединяемых при q 2=5/2 в 6р2 чередующихся трех- и двухкатушечных полугрупп, при этом все катушки имеют шаг по пазам yк=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
Формула изобретения
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 wк1 витков и соединяемых в 6p1 катушечных полугрупп с q 1=3 соседними ее катушками в каждой, а к 2p 2-полюсной обмотке относятся K/2 катушек с четными номерами 2K, 4K, , (z)K, содержащих по wк2 витков и соединяемых при q 2=5/2 в 6р2 чередующихся трех- и двухкатушечных полугрупп, при этом все катушки имеют шаг по пазам ук=15, где q 1=z/12p1 и q 2=z/12p2.
Описание изобретения к патенту
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 yк, близким к полюсному делению 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 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 2р 2=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 2р 1-полюсной обмотке относятся K/2 катушек с нечетными номерами 1K, 3K, , (z-1)K, содержащих по wк1 витков и соединяемых в 6p1 катушечных полугрупп с q 1=3 соседними ее катушками в каждой, а к 2р 2-полюсной обмотке относятся K/2 катушек с четными номерами 2K, 4K, , (z)K, содержащих по wк2 витков и соединяемых при q 2=5/2 в 6р2 чередующихся трех- и двухкатушечных полугрупп, при этом все катушки имеют шаг по пазам yк=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, yк=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 q 2=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 wк 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 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/6p 1=6, q 1=3, п=18, ук=15 имеет коэффициенты: укорочения катушек Ky=sin(90°ук,/ п)=sin75°, распределения полугрупп K p=0,5/3sin10°, обмоточный Kоб=Kу Kр=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, Ro=180·0,9271/5 и д%=0,415. Для 2р2=12 при q2 =z/6p2=5, п=15 по многоугольнику МДС фиг.3: Kу =1, Kр=0,5/5sin6°, Koб=0,9567, R 2 д= R2 j/5=84, по (1) Ro=180·0,9567/6 , 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.
Класс H02K7/14 конструктивное сопряжение с механической нагрузкой, например с ручным механическим инструментом, с вентилятором
Класс H02K3/04 обмотки, отличающиеся по сечению, форме или конструктивному выполнению, например обмотки с проводниками в виде стержней
Класс H02K3/28 расположение обмоток или соединений между ними