Обмотка двухполюсной трехфазной электромашины для z=18
Владельцы патента RU 2562795:
Общество с ограниченной ответственностью "АС и ПП" (RU)
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве погружных скважинных насосов, электротранспорта, в частности гибридных, и электромобилей. Технический результат заключается в реализации двухполюсной трехфазной энергоэффективной малошумной электрической машины с числом пазов z=18, с шагом y=1-10, числом параллельных ветвей a=1. Обмотка двухполюсной трехфазной электрической машины выполнена с числом пазов z=18, с шагом y=1-10, с числом параллельных ветвей a=1 и соотношением числа витков четных катушек, соединенных в треугольник, к числу витков нечетных катушек, соединенных в звезду, равным
Изобретение относится к энергоэффективным малошумным электромашинам переменного тока. Оно может быть использовано, например, при производстве погружных скважинных насосов, электротранспорта, в частности гибридных и электромобилей.
Известно, что в классическом асинхронном двигателе с обмоткой в виде звезды или треугольника из-за наличия высших нечетных гармоник магнитное поле обмотки в воздушном зазоре не синусоидально и наблюдается весьма отличный от синусоиды ступенчатый вид кривой магнитодвижущей силы (М.Д.С.) [1-3]. Это приводит к модулированию тягового усилия ротора - возникают ускорения и замедления его вращения, что вызывает нежелательное снижение эксплуатационных характеристик двигателя [2, 2]. Поэтому изготовители двигателей, в частности, с целью понижения уровня их шумов и вибраций, стремятся кривую М.Д.С. в зазоре приблизить к синусоиде различными способами [2, 2].
Известен трехфазный двигатель переменного тока [4], включающий распределенную обмотку якоря, состоящую из первой и второй обмоточных частей, каждая из которых представляет собой трехфазную обмотку, при этом первая часть, соединенная в треугольник, и вторая часть, соединенная в звезду, подключены к трехфазным питающим разъемам. В одном из вариантов двигателя амплитуды векторов магнитной индукции Ed и Ey, индуцируемые, соответственно, обмоткой треугольника и обмоткой звезды, неодинаковы по величине и удовлетворяют соотношению
Известна статорная обмотка двухполюсного трехфазного асинхронного двигателя [5], выполненная из двух трехфазных обмоток, которые соединены одна в треугольник, а другая в звезду, при соотношении числа витков обмоток треугольника и звезды, равном
Недостатком этого изобретения является невозможность реализации обмотки со смещением начал одноименных фаз на угол, не равный 30 эл. град.
Известны [6, 7] энергоэффективные машины вращающиеся, которые включают в себя статорную обмотку, состоящую из двух совмещенных обмоток, соединенных, соответственно, в звезду и треугольник. При этом на каждую фазу приходится равное число пазов, катушки различных фаз уложены в разные пазы так, что результирующие векторы индукции магнитного потока каждой из соседних фаз образуют между собой угол в 30 эл. град., нечетные фазы соединены в звезду, а четные - в треугольник, или наоборот. Соединенные между собой выводы катушек одинаковых фаз звезды и треугольника (отстоящие друг от друга на 30 эл. град.) образуют точки подключения фаз к питающей сети.
При этом достигается подавление паразитных высших нечетных гармоник.
Предлагаемые в качестве изобретения варианты выполнения совмещенных обмоток с z=18 позволяют реализовать технический результат в виде энергоэффективной малошумной машины для более широкого круга различных применений, например в электроприводе транспортных средств с низкой теплоотдачей в окружающую среду за счет низкого энергопотребления.
Первый вариант этой обмотки (фиг. 1) позволяет реализовать автоматическую укладку обмотки, изготовлять машины с повышенными требованиями к размерам вылета лобовых частей и их виброустойчивости. Достигается это тем, что обмотка двухполюсной трехфазной электромашины с числом пазов z=18, с шагом y=1-10, с числом параллельных ветвей а=1 и соотношением числа витков соединенных в треугольник четных катушек к числу витков соединенных в звезду нечетных катушек, равным √3, включает в себя шесть одно-двухслойных двухсекционных цепных катушек с соотношением числа витков в однослойных секциях к числу витков в двухслойных секциях равным 2:1, выводы расположены на внешних сторонах катушек, при этом обмотка содержит четные и нечетные катушки, уложенные в развалку, а начала катушек одноименных фаз звезды и треугольника смещены на 2 паза (40 эл. градусов).
Второй вариант (фиг. 2) позволяет реализовать полуавтоматическую укладку обмотки. Достигается это тем, что в отличии от первого варианта выводы четных катушек выполнены на внутренних сторонах катушек, а выводы начал катушек одноименных фаз звезды и треугольника смещены на 1 паз (20 эл. градусов).
Третий вариант (фиг. 3) позволяет изготавливать машины с повышенными требованиями к стойкости на пробой изоляции в пазу. Достигается это тем, что в отличии от первого варианта обмотка содержит выводы нечетных катушек, выполненные на внутренних сторонах катушек, а выводы начал катушек одноименных фаз звезды и треугольника расположены в общем пазу (смещение равно 0 эл. град.).
Четвертый вариант (фиг. 4 ) позволяет изготавливать машины с повышенной виброустойчивостью лобовых частей, а также повышенной стойкостью на пробой в двухслойных пазах. Достигается это тем, что в отличие от первого варианта обмотка содержит катушки, уложенные в развалку, а выводы катушек выполнены на внутренних сторонах катушек, при этом выводы начал катушек одноименных фаз звезды и треугольника расположены в общем пазу (смещение равно 0 эл. град.).
Принцип функционирования машины с предлагаемыми вариантами обмотки такой же, как и у известных машин с совмещенными обмотками.
Источники информации
1. Проектирование электрических машин. Под ред. И.П. Копылова. М.: Энергия, 1980.
2. А.В. Барков, Н.А. Баркова. Интеллектуальные системы мониторинга и диагностики машин по вибрации. Труды Петербургского энергетического института повышения квалификации Минтопэнерго и Института вибраций США, вып.9, С-Пб, 1999.
3. А.В. Иванов-Смоленский. Электрические машины. М.: Издательский дом МЭИ, т.1, 2006.
4. Патент GB 1257195 A, 15.12.1971.
5. Патент RU 2046515 C1, 10.10.1995.
6. Патент на ПМ RU 109934 U1, 27.10.2011.
7 Патент на ПМ RU 113090 U1, 27.01.2012.
8. П.В. Тембель, Г.В. Геращенко «Справочник по обмоточным данным электрических машин и аппаратов». Киев, «Техника», 1981 г.
1. Обмотка совмещенная двухполюсной трехфазной электрической машины с числом пазов z=18, с шагом у=1-10, с числом параллельных ветвей а=1 и соотношением числа витков соединенных в треугольник четных катушек к числу витков соединенных в звезду нечетных катушек, равным √3, включает в себя шесть одно-двухслойных двухсекционных цепных катушек, отличающаяся тем, что соотношение числа витков в однослойных секциях к числу витков в двухслойных секциях равно 2:1, начала катушек одноименных фаз звезды и треугольника смещены на 2 паза (40 эл. град.), катушки уложены вразвалку, а их выводы расположены на внешних сторонах катушек или выводы только четных катушек расположены на внутренних сторонах.
2. Обмотка совмещенная двухполюсной трехфазной электрической машины с числом пазов z=18, с шагом у=1-10, с числом параллельных ветвей а=1 и соотношением числа витков соединенных в треугольник четных катушек к числу витков соединенных в звезду нечетных катушек, равным √3, включает в себя шесть одно-двухслойных двухсекционных цепных катушек, отличающаяся тем, что соотношение числа витков в однослойных секциях к числу витков в двухслойных секциях равно 2:1, выводы начал катушек одноименных фаз звезды и треугольника расположены в общем пазу (смещение равно 0 эл. град.), катушки уложены вразвалку, при этом на внутренних сторонах катушек расположены выводы только нечетных катушек или выводы всех катушек.