RU147774U1 - WINDING AC ELECTRIC MACHINE - Google Patents

Abstract

1. Обмотка электрической машины переменного тока, выполненная m-фазной с числом пар полюсов рв Z пазах магнитопровода, содержащая N фазных зон и q катушек в каждой паре фазных зон, выполненных с шагомy=Zy/q,где i=l,..q,и включенных последовательно, образуя катушечные группы, отличающаяся тем, что обмотка выполнена двухфазной, а число фазных зон N равно 12, число катушек q катушечных групп и число пазов Z магнитопровода связаны соотношениемZ=Npqи q катушек катушечных групп уложены в пазы магнитопровода с шагомy=Z/(2mp),при этом число катушек на полюс N·q/2 определено числом катушек каждой фазы на полюс Qи QN·q/2=Q+Q,где Q/Q=2.2. Обмотка электрической машины переменного тока по п. 1, отличающаяся тем, что обмотка выполнена однослойной с числом q пазов на полюс, фазу и фазную зону, в катушечной группе стороны q катушек уложены в рядом расположенных q пазах магнитопровода с распределением сторон катушек в пазах по закону(AbcXBzxYZayC),где "A,a и X,x", "B,b и Y,y", "C,c и Z,z" - фазные зоны обмотки,(AX)и (xa)- катушечные группы, образующие полуфазы первой фазы обмотки,[(BY), (ZC)] и [(yb), (cz)] - катушечные группы, образующие полуфазы второй фазы обмотки,индекс "q" - это число катушечных сторон размещённых рядом в соответствующей фазной зоне.3. Обмотка электрической машины переменного тока по п. 1, отличающаяся тем, что обмотка выполнена двухслойной концентрической с числом катушек К в катушечной группе, соединённых последовательно, стороны К катушек уложены в пазы магнитопровода в пределах каждой пары фазных зон в рядом расположенных К пазах, где К равноК=q+t,а шаг концентрических катушек по пазам определён соотношениямиy+2t, ..., y, ..., y-2t,где y=Z/(2mp) и t - шаг выбран в пределах от 1 до q, с чередов1. The winding of an AC electric machine, made m-phase with the number of pairs of poles in the Z Z grooves of the magnetic circuit, containing N phase zones and q coils in each pair of phase zones made with a step y = Zy / q, where i = l, .. q , and connected in series, forming coil groups, characterized in that the winding is two-phase, and the number of phase zones N is 12, the number of coils q of the coil groups and the number of grooves Z of the magnetic circuit are connected by the relation Z = Npq and q of the coil groups of coils are laid in the grooves of the magnetic circuit with a step y = Z / (2mp), with the number of coils per pole N · q / 2 Eleno number of coils per phase per pole q and QN · q / 2 = Q + Q, where Q / Q = 2.2. The winding of an AC electric machine according to claim 1, characterized in that the winding is single-layer with the number of q grooves per pole, phase and phase zone, in the coil group, the sides of the q coils are stacked in adjacent q grooves of the magnetic circuit with the distribution of the sides of the coils in the grooves according to the law (AbcXBzxYZayC), where "A, a and X, x", "B, b and Y, y", "C, c and Z, z" are the phase zones of the winding, (AX) and (xa) are the coil groups, forming the half-phases of the first phase of the winding, [(BY), (ZC)] and [(yb), (cz)] are the coil groups forming the half-phases of the second phase of the winding, the index “q” is the number of coil sides of the row th in the corresponding phase zone.3. The winding of an AC electric machine according to claim 1, characterized in that the winding is made of a two-layer concentric with the number of coils K in the coil group connected in series, the sides K of the coils are laid in the grooves of the magnetic circuit within each pair of phase zones in adjacent K grooves, where K equal to K = q + t, and the concentric coil pitch in the grooves is determined by the relations y + 2t, ..., y, ..., y-2t, where y = Z / (2mp) and t is the step selected in the range from 1 to q from the series

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройству многофазных обмоток электрических машин переменного тока, и может быть использовано при изготовлении энергоэффективных электродвигателей переменного тока, в том числе и многоскоростных двигателей, обладающих свойством полисинхронизма.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to the device of multiphase windings of AC electric machines, and can be used in the manufacture of energy-efficient AC motors, including multi-speed motors with polysynchronism property.

Известны обмотки электрической машины переменного тока однослойные и двухслойные, которые выполнены m-фазными, где m=2 или 3, и могут быть подключены как к однофазной, так и трехфазной сети переменного тока [Кацман М.М. Электрические машины: Учеб. для студентов сред. Проф. Учебных заведений - 3-е изд. исп. - М.: Высш. шк.; Издательский центр “Академия”; 2001. - с. 212÷215]. Недостаток обмотки электрической машины переменного тока выполненной трехфазной при включении на однофазную сеть с образованием двухфазной системы обмоток заключается в невозможности изменять коэффициент трансформации (отношение чисел витков фаз двухфазной обмотки).Known windings of an electric AC machine are single-layer and two-layer, which are made m-phase, where m = 2 or 3, and can be connected to both single-phase and three-phase AC networks [Katsman MM Electric cars: Textbook. for college students Prof. Educational Institutions - 3rd ed. Spanish - M .: Higher. school; Publishing Center "Academy"; 2001. - p. 212 ÷ 215]. The disadvantage of winding an electric three-phase alternating current machine when turned on to a single-phase network with the formation of a two-phase winding system is the inability to change the transformation ratio (the ratio of the number of phase turns of a two-phase winding).

Известны обмотки электрической машины переменного тока однослойные и двухслойные, которые выполнены трехфазными с числом пар полюсов p₀ в Z пазах магнитопровода [Пат. №140530 РФ, МКИ⁷ H02K 3/28, 17/14. Трехфазная обмотка электрической машины / Г.А. Шаншуров. Зарегистрирована 10.05.2014. Приоритет 18.12.2013.]. Обмотка содержит n-фазных зон и q катушек в каждой паре фазных зон, выполненных с шагомKnown windings of an electric AC machine, single-layer and two-layer, which are made three-phase with the number of pairs of poles p ₀ in Z grooves of the magnetic circuit [Pat. No. 140530 RF, MKI ⁷ H02K 3/28, 17/14. Three-phase winding of an electric machine / G.A. Shanshurov. Registered May 10, 2014. Priority 12/18/2013.]. The winding contains n-phase zones and q coils in each pair of phase zones made in steps

y_ср=Σy_i/q,y _cf = Σy _i / q,

где i=1, …q,where i = 1, ... q,

и включенных последовательно, образовывая катушечные группы.and connected in series, forming coil groups.

Эта обмотка наиболее близка к предлагаемой полезной модели и является прототипом.This winding is closest to the proposed utility model and is a prototype.

Однако и эта обмотка электрической машины переменного тока выполненная трехфазной при включении на однофазную сеть с образованием двухфазной системы обмоток имеет постоянное значение коэффициента трансформации равное 3^-1/2 (отношение эффективных чисел витков фаз двухфазной обмотки). Для обеспечения кругового поля в требуемом режиме работы электрической машины коэффициента трансформации может принимать самые различные значения [Шаншуров Г.А. Матричная модель однофазного асинхронного двигателя // Электротехника. 2007. №9. С 22-27]. Соответственно лучшее использование электрической машины может быть получено при включении на однофазную сеть двухфазной обмотки.However, this winding of an electric alternating current machine made three-phase when connected to a single-phase network with the formation of a two-phase system of windings has a constant value of the transformation coefficient equal to 3 ^-1/2 (the ratio of the effective number of phase turns of the two-phase winding). To ensure a circular field in the required mode of operation of an electric machine, the transformation coefficient can take a variety of values [G. Shanshurov. The matrix model of a single-phase asynchronous motor // Electrical Engineering. 2007. No9. C 22-27]. Accordingly, the best use of an electric machine can be obtained by connecting a two-phase winding to a single-phase network.

Задачей (техническим результатом) полезной модели является расширение области применения обмотки.The objective (technical result) of the utility model is to expand the scope of the winding.

Поставленная задача достигается тем, что обмотка электрической машины переменного тока выполнена m-фазной с числом пар полюсов p₀ в Z пазах магнитопровода, содержит N-фазных зон и q катушек в каждой паре фазных зон, выполненных с шагомThis object is achieved in that the winding of an electric alternating current machine is m-phase with the number of pole pairs p ₀ in Z grooves of the magnetic circuit, contains N-phase zones and q coils in each pair of phase zones performed in steps

y_ср=Σy_i/q,y _cf = Σy _i / q,

где i=1, …q,where i = 1, ... q,

и включенных последовательно, образуя катушечные группы. Обмотка выполнена двухфазной, а число фазных зон N равное 12, число катушек q катушечных групп и число пазов Z магнитопровода связаны соотношениемand connected in series, forming coil groups. The winding is made two-phase, and the number of phase zones N is equal to 12, the number of coils q of the coil groups and the number of grooves Z of the magnetic circuit are related by

Z=Np₀qZ = Np ₀ q

и q катушек катушечных групп уложены в пазы магнитопровода с шагомand q coils of the coil groups are laid in the grooves of the magnetic circuit in increments

y_ср=Z/(2mp₀),y _cf = Z / (2mp ₀ ),

при этом число катушек на полюс N·q/2 определено числом катушек каждой фазы на полюс Q₁ и Q₂ the number of coils per pole N · q / 2 is determined by the number of coils of each phase per pole Q ₁ and Q ₂

N·q/2=Q₁+Q₂,N q / 2 = Q ₁ + Q ₂ ,

где Q₂/Q₁=2.where Q ₂ / Q ₁ = 2.

Поставленная задача также достигается тем, что обмотка может быть выполнена однослойной с числом я пазов на полюс, фазу и фазную зону, в катушечной группе стороны q катушек уложены в рядом расположенных q пазах магнитопровода с распределением сторон катушек в пазах по законуThe task is also achieved by the fact that the winding can be single-layer with the number of i grooves per pole, phase and phase zone, in the coil group, the sides of q coils are stacked in adjacent q grooves of the magnetic circuit with the distribution of the sides of the coils in the grooves according to the law

(A_qb_qc_qX_qB_qz_qx_qY_qZ_qa_qy_qC_q)_p0,(A _q b _q c _q X _q B _q z _q x _q Y _q Z _q a _q y _q C _q ) _p0 ,

где “A,a и X,x”, “B,b и Y,y”, “C,c и Z,z” - фазные зоны обмотки, при этом (A_qX_q)_p0 и (x_qa_q)_p0 - катушечные группы, образующие полуфазы первой фазы обмотки,where “A, a and X, x”, “B, b and Y, y”, “C, c and Z, z” are the phase zones of the winding, with (A _q X _q ) _p0 and (x _q a _q ) _p0 are the coil groups forming the half phases of the first phase of the winding,

[(B_qY_q)_p0, (Z_qC_q)_p0] и [(y_qb_q)_p0, (c_qz_q)_p0] - катушечные группы, образующие полуфазы второй фазы обмотки,[(B _q Y _q ) _p0 , (Z _q C _{q q} ) _p0 ] and [(y _q b _q ) _p0 , (c _q z _q ) _p0 ] are the coil groups forming the half-phases of the second phase of the winding,

индекс “q” - это число катушечных сторон размещенных рядом в соответствующей фазной зоне.the “q” index is the number of reel sides placed side by side in the corresponding phase zone.

Поставленная задача также достигается тем, что обмотка может быть выполнена двухслойной концентрической с числом катушек K в катушечной группе, соединенных последовательно, стороны K катушек уложены в пазы магнитопровода в пределах каждой пары фазных зон в рядом расположенных K пазах, где K равноThe task is also achieved by the fact that the winding can be made of two-layer concentric with the number of coils K in the coil group connected in series, the sides of K coils are laid in the grooves of the magnetic circuit within each pair of phase zones in adjacent K grooves, where K is equal to

K=2+t,K = 2 + t,

а шаг концентрических катушек по пазам определен соотношениямиand the pitch of concentric coils in the grooves is determined by the relations

y_ср+2t, …, t_ср, …, y_ср-2t,y _Wed + 2t, ..., t _Wed , ..., y _Wed -2t,

где y_ср=Z(2mp₀) и t - шаг выбран в пределах от 1 до q, с чередованием фазных зон в последовательностиwhere y _cf = Z (2mp ₀ ) and t is the step selected in the range from 1 to q, with alternating phase zones in the sequence

(A_кb_кc_кX_кB_кz_Кx_кY_кZ_Кa_кy_кC_к)_p0,(A _to b _to c _to X _to B _to z _K x _to Y _to Z _K a _to y _to C _to ) _p0 ,

где “A,a и X,x”, “B,b и Y,y”, “C,c и Z,z” - фазные зоны обмотки,where “A, a and X, x”, “B, b and Y, y”, “C, c and Z, z” are the phase zones of the winding,

(A_кX_к)_p0 и (x_кa_к)_p0 - катушечные группы, образующие полуфазы первой фазы обмотки,(A _to X _k ) _p0 and (x _to a _k ) _p0 are coil groups forming the half phases of the first phase of the winding,

[(B_кY_к)_p0, (Z_кC_к)_p0] и [(y_кb_к)_p0, (c_кz_к)_p0] - катушечные группы, образующие полуфазы второй фазы обмотки,[(B _to Y _k ) _p0 , (Z _to C _k ) _p0 ] and [(y _to b _k ) _p0 , (c _to z _k ) _p0 ] - coil groups forming the half-phases of the second phase of the winding,

индекс “K” - это число катушечных сторон размещенных рядом в соответствующей фазной зоне.the “K” index is the number of reel sides placed side by side in the corresponding phase zone.

Поставленная задача также достигается тем, что фазы однослойной обмотки, выполненные из полуфаз (A_qX_q)_p0 и (x_q a_q)_p0 - первой фазы, [(B_qY_q)_p0, (Z_qC_q)_p0] и [(y_qb_q)_p0, (c_qz_q)_p0] - второй фазы могут быть включены встречно, начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 2p₀, при последовательном включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 4p₀, а концы фаз объединены, образуя нулевой вывод обмотки, при этом начало и конец каждой фазы присоединен к контактам коммутатора.The task is also achieved by the fact that the phases of a single-layer winding made of half-phases (A _q X _q ) _p0 and (x _q a _q ) _p0 are the first phases, [(B _q Y _q ) _p0 , (Z _q C _{q q p0} ] and [(y _q b _q ) _p0 , (c _q z _q ) _p0 ] - the second phases can be switched in the opposite direction, the beginning of the phases form the first input of the winding with the number of poles 2p ₀ , when the half-phases are switched on in series in phases, the second input of the winding is formed by conclusions from the connection points of the half phases with the number of poles 4p ₀ , and the ends of the phases are combined, forming a zero output winding, while the beginning and end of each phase is connected to the contacts of the switch.

Поставленная задача также достигается тем, что фазы однослойной обмотки выполненные из полуфаз (A_qX_q)_p0 и (x_qa_q)_p0 - первой фазы, [(B_qY_q)_p0, (Z_qC_q)_p0] и [(y_qb_q)_p0, (c_qz_q)_p0] - второй фазы могут быть включены согласно, начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 4p₀, при последовательном включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 2p₀, а концы фаз объединены, образуя нулевой вывод обмотки, при этом начало и конец каждой фазы присоединен к контактам коммутатора.The task is also achieved by the fact that the phases of a single-layer winding made of half-phases (A _q X _q ) _p0 and (x _q a _q ) _p0 are the first phases, [(B _q Y _q ) _p0 , (Z _q C _{q q p0} ] and [(y _q b _q ) _p0 , (c _q z _q ) _p0 ] - the second phases can be switched on according to the beginning of the phases form the first input of the winding with the number of poles 4p ₀ , when the half-phases are switched on in series in phases, the second input of the winding is formed by conclusions from the points connecting the half phases with the number of poles 2p ₀ , and the ends of the phases are combined, forming a zero output winding, with the beginning and end of each phase connected to the contacts of the switch.

Поставленная задача также достигается тем, что фазы двухслойной обмотки выполненные из полуфаз, соединенных последовательно, (A_кX_к)_p0 и (x_кa_к)_p0 - первой фазы, [(B_кY_к)_p0, (Z_кC_к)_p0] и [(y_кb_к)_p0, (c_кz_к)_p0] - второй фазы могут быть включены встречно, начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 2p₀, при последовательном включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 4p₀, а концы фаз объединены, образуя нулевой вывод обмотки, при этом начало и конец каждой фазы присоединен к контактам коммутатора.The task is also achieved by the fact that the phases of the two-layer winding made of half-phases connected in series, (A _to X _to ) _p0 and (x _to a _to ) _p0 - the first phase, [(B _to Y _to ) _p0 , (Z _to C _to ) _p0 ] and [(y _to b _to ) _p0 , (c _to z _to ) _p0 ] - the second phases can be switched in the opposite direction, the beginning of the phases form the first input of the winding with the number of poles 2p ₀ , when the half-phases are switched on in series, the second input of the winding formed by the conclusions from the connection points of the half phases with the number of poles 4p ₀ , and the ends of the phases are combined, forming a zero output winding, with the beginning and end of each phase connected to the switch contacts.

Поставленная задача также достигается тем, что фазы двухслойной обмотки выполненные из полуфаз (A_кX_к)_p0 и (x_кa_к)_p0 - первой фазы, [(B_кY_к)_p0, (Z_кC_к)_p0] и [(y_кb_к)_p0, (c_кz_к)_p0] - второй фазы могут быть включены согласно, начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 4p₀, при последовательном включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 2p₀, а концы фаз объединены, образуя нулевой вывод обмотки, при этом начало и конец каждой фазы присоединен к контактам коммутатора.The task is also achieved by the fact that the phases of the two-layer winding made of half-phases (A _to X _k ) _p0 and (x _to a _k ) _p0 - the first phase, [(B _to Y _k ) _p0 , (Z _to C _k ) _p0 ] and [(y _to b _to ) _p0 , (c _to z _to ) _p0 ] - the second phases can be switched on according to the beginning of the phases form the first input of the winding with the number of poles 4p ₀ , with the sequential connection of the half phases in the phases, the second input of the winding is formed by conclusions from the points connecting the half phases with the number of poles 2p ₀ , and the ends of the phases are combined, forming a zero output winding, with the beginning and end of each phase connected to the contacts of the switch.

На фиг. 1 изображено конструктивное исполнение однослойной двухфазной обмотки электрических машин со встречным включением полуфаз, а на фиг. 2 приведено ее матричное описание; на фиг. 3 изображено конструктивное исполнение двухслойной двухфазной обмотки электрических машин со встречным включением полуфаз, а на фиг. 4 приведено ее матричное описание; на фиг. 5 изображена схема соединения фаз двухфазной обмотки электрических машин с числом полюсов 2p₀ при числе параллельных ветвей a=1 со стороны первого входа и с числом полюсов 4р₀ при числе параллельных ветвей а=2 со стороны второго входа; на фиг. 6 - схема соединения фаз двухфазной обмотки электрических машин с числом полюсов 4p₀ при числе параллельных ветвей a=1 со стороны первого входа и с числом полюсов 4p₀ при числе параллельных ветвей a=2 со стороны второго входа.In FIG. 1 shows a design of a single-layer two-phase winding of electrical machines with on-off switching of half-phases, and in FIG. 2 shows its matrix description; in FIG. 3 shows a design of a two-layer two-phase winding of electrical machines with on-off switching of half-phases, and FIG. 4 shows its matrix description; in FIG. 5 shows the phase connection diagram of the two-phase winding of electric machines with the number of poles 2p ₀ with the number of parallel branches a = 1 from the side of the first input and with the number of poles 4p ₀ with the number of parallel branches a = 2 from the side of the second input; in FIG. 6 is a diagram of the connection of the phases of a two-phase winding of electric machines with the number of poles 4p ₀ with the number of parallel branches a = 1 from the side of the first input and with the number of poles 4p ₀ with the number of parallel branches a = 2 from the side of the second input.

Обмотка электрической машины переменного тока выполнена двухфазной однослойной (фиг. 1, 2, 5, 6) с числом пар полюсов p₀=1 в Z=24 пазах магнитопровода и содержит q=2 катушек в каждой паре фазных зон, выполненных с шагомThe winding of an alternating current electric machine is made of a two-phase single-layer (Fig. 1, 2, 5, 6) with the number of pole pairs p ₀ = 1 in Z = 24 grooves of the magnetic circuit and contains q = 2 coils in each pair of phase zones made in steps

y_ср=Σy_i/q=6,y _cf = Σy _i / q = 6,

где i=1, …q=1,2,where i = 1, ... q = 1,2,

и включенных последовательно, образуя катушечные группы.and connected in series, forming coil groups.

Обмотка содержит N=12 - фазных зон (фиг. 1, 2): четыре 1, 4 в первой фазе “A,a и X,x” и восемь во второй фазе “B,b и Y,y”, “C,c и 2,2”. Число катушек я катушечных групп и число пазов 2 магнитопровода связаны соотношениемThe winding contains N = 12 phase zones (Fig. 1, 2): four 1, 4 in the first phase “A, a and X, x” and eight in the second phase “B, b and Y, y”, “C, c and 2.2 ”. The number of coils and coil groups and the number of grooves 2 of the magnetic circuit are related by

Z=N·p₀·q=12·1·2=24.Z = N · p ₀ · q = 12 · 1 · 2 = 24.

При этом в каждой фазе в пределах каждой пары фазных зон уложена в пазы магнитопровода катушечная группа с шагомMoreover, in each phase, within each pair of phase zones, a coil group with a step is laid in the grooves of the magnetic circuit

y_ср=Z/(2mp₀)=24/(2·2·1)=6.y _cf = Z / (2mp ₀ ) = 24 / (2 · 2 · 1) = 6.

Число катушек на полюс N·q/2 равноThe number of coils per pole N · q / 2 is

N·q/2=12-2/2=12N q / 2 = 12-2 / 2 = 12

и определено числом катушек каждой фазы на полюс Q₁ и Q₂ and is determined by the number of coils of each phase per pole Q ₁ and Q ₂

N·q/2=Q₁+Q₂=4+8,N q / 2 = Q ₁ + Q ₂ = 4 + 8,

где Q₂/Q₁=2 (фиг. 1, 2).where Q ₂ / Q ₁ = 2 (Fig. 1, 2).

Катушечные группы 1÷6 каждой фазы образуют две полуфазы (фиг. 1÷6). Для однослойной обмотки при числе пар полюсов обмотки p₀=1 (фиг. 1, 2, 5, 6) число катушечных групп на паре полюсов в первой фазе 1 и 4 равноCoil groups 1 ÷ 6 of each phase form two half phases (Fig. 1 ÷ 6). For a single-layer winding with the number of pairs of poles of the winding p ₀ = 1 (Fig. 1, 2, 5, 6), the number of coil groups on a pair of poles in the first phase 1 and 4 is

Q₁/2=2,Q _1/2 = 2,

во второй фазе 2, 3 и 5, 6 равноin the second phase 2, 3 and 5, 6 is equal

Q₂/2=4.Q _2/2 = 4.

Каждая катушечная группа первой фазы 1 и 4 образует полуфазы (фиг. 5, 6), а полу фазы второй фазы образуют соответственно катушечные группы 2, 3 и 5, 6.Each coil group of the first phase 1 and 4 forms half phases (Fig. 5, 6), and the half phases of the second phase form coil groups 2, 3 and 5, 6, respectively.

При числе пар полюсов обмотки p₀≥2 число катушечных групп в полуфазах первой фазы равно p₀, а число катушечных групп в полуфазах второй фазы равно 2p₀.With the number of pole pairs of the winding p ₀ ≥2, the number of coil groups in the half phases of the first phase is p ₀ , and the number of coil groups in the half phases of the second phase is 2p ₀ .

При выполнении двухфазной (m=2) обмотки однослойной с одинаковым числом пазов q на полюс, фазу и фазную зону стороны катушек в пазах имеют распределение сторон катушек в пазах по закону (фиг. 1)When performing a two-phase (m = 2) winding single-layer with the same number of grooves q per pole, phase and phase zone, the sides of the coils in the grooves have a distribution of the sides of the coils in the grooves according to the law (Fig. 1)

(A_qb_qc_qX_qB_qz_qx_qY_qZ_qa_qy_qC_q)_p0,(A _q b _q c _q X _q B _q z _q x _q Y _q Z _q a _q y _q C _q ) _p0 ,

где “A,a и X,x”, “B,b и Y,y", “C,c и Z,z” - фазные зоны двухфазной обмотки.where “A, a and X, x”, “B, b and Y, y”, “C, c and Z, z” are the phase zones of the two-phase winding.

При этом (A_qX_q)_p0 и (x_qa_q)_p0 - катушечные группы 1 и 4, образующие полуфазы первой фазы обмотки, [(B_qY_q)_p0, [(y_qb_q)_p0] и (Z_qC_q)_p0, (c_qz_q)_p0] - катушечные группы 2, 5 и 3, 6 образующие полуфазы второй фазы обмотки (фиг.1, 2, 5, 6). Индекс “q” - это число катушечных сторон размещенных рядом в соответствующей фазной зоне.Moreover, (A _q X _q ) _p0 and (x _q a _q ) _p0 are the coil groups 1 and 4 forming the half phases of the first phase of the winding, [(B _q Y _q ) _p0 , [(y _q b _q ) _p0 ] and ( Z _q C _q ) _p0 , (c _q z _q ) _p0 ] - coil groups 2, 5 and 3, 6 forming the half-phases of the second phase of the winding (Fig. 1, 2, 5, 6). Index “q” is the number of reel sides placed side by side in the corresponding phase zone.

Направление тока в фазных зонах “A,a, B,b и C,c” одинаковое (например, вверх), а в фазных зонах “X,x, Y,y и Z,z” одинаковое в другую сторону (например, вниз), при этом q катушек концентрической обмотки последовательно включенные в пределах каждой фазной зоны выполнены с шагом y_ср равным (фиг. 1, 2)The current direction in the phase zones “A, a, B, b and C, c” is the same (for example, up), and in the phase zones “X, x, Y, y and Z, z” the same in the opposite direction (for example, down ), while q concentric winding coils sequentially connected within each phase zone are made with a step y _cf equal (Fig. 1, 2)

y_ср=Z/(2mp₀)=24/(2·2·1)=6.y _cf = Z / (2mp ₀ ) = 24 / (2 · 2 · 1) = 6.

т.е. y₁=7, y₂=5 и y_ср=(7+5)/2=6.those. y ₁ = 7, y ₂ = 5 and y _cf = (7 + 5) / 2 = 6.

В общем случае обмотка может быть выполнена и концентрической, и равносекционной.In general, the winding can be made both concentric and equisectional.

Для выполнения анализа конструктивных исполнений обмоток на работоспособность используем ряд компонент матричной модели обмоток переменного тока:To perform an analysis of the design of the windings for efficiency, we use a number of components of the matrix model of AC windings:

- ЭДС обмотки- EMF winding

||E_обν||=E_прν·U_пm·[||С_P||·||E_прν||],|| E _obv || = E _prν · U _pm · [|| С _P || · || E _prν ||],

где ||С_P|| - это матрица исследуемой обмотки (фиг. 2),where || C _P || is the matrix of the studied winding (Fig. 2),

E_прν - величина индуктируемой ЭДС проводника от ν-той гармоники поля;E _prν - the magnitude of the induction EMF of the conductor from the ν _-th field harmonic;

- обмоточные коэффициенты для ν-тых гармоникare winding coefficients for the νth harmonics

,

,

где ||C_P||_m матрица m-ной строки матицы обмотки ||C_P||,where || C _P || _{m is the} matrix of the mth row of the winding matrix || C _P ||,

|a_mi| - сумма чисел элементов строки (фазы) матрицы обмотки по модулю.| a _mi | - the sum of the numbers of elements of the row (phase) of the winding matrix modulo.

Для анализа обмотки составляется столбцовая матрица звезды пазовых э.д.с ||E_прν||. Элементы столбцевой матрицы определяются выражением:For the analysis of the winding, the column matrix of the star of the slotted emf || E _prν || Elements of a column matrix are determined by the expression:

где ν - номер гармонической составляющей э.д.с.(н. с), Z_i - номер паза от 1 до Z₀, а α_ν=α₀·ν.where ν is the number of the harmonic component of the emf (n.s.), Z _i is the number of the groove from 1 to Z ₀ , and α _ν = α ₀ · ν.

Угол сдвига пазов α₀ для обмоток, не создающих субгармоники магнитного поля, равенThe angle of shift of the grooves α ₀ for windings that do not create subharmonics of the magnetic field is

α₀=p-360°/Z₀, эл. град. Для аналитических расчетов, используя формулу Эйлераα ₀ = p-360 ° / Z ₀ , el. hail. For analytical calculations using the Euler formula

,

,

следует перейти от выражения (4) к алгебраическим выражениям:should go from expression (4) to algebraic expressions:

;

;

.

;

;

.

Обмоточный коэффициент для каждой из гармоник ЭДС (НС) определится соотношением:The winding coefficient for each of the harmonics of the EMF (NS) is determined by the ratio:

.

.

При матричном описание обмотки электрической машины с числом полюсов обмотки 2p₀=2 и числе пазов Z₀=24, приведенном на фиг. 2, сумма чисел элементов строки первой фазы по модулю |a_mi|=|a_1i|=8. Сумма чисел элементов строки второй фазы по модулю |a_mi|=|a_2i|=16, а угол сдвига пазов α₀=15 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент для первой фазы K_об1=0,701, а для второй фазы 0,607 (таблица 1), что обеспечивает создание рабочего магнитного потока и работоспособность электрической машины.With a matrix description of the winding of an electric machine with the number of poles of the winding 2p ₀ = 2 and the number of grooves Z ₀ = 24 shown in FIG. 2, the sum of the numbers of elements of the row of the first phase modulo | a _mi | = | a _1i | = 8. The sum of the numbers of elements of the line of the second phase modulo | a _mi | = | a _2i | = 16, and the angle of the shift of the grooves α ₀ = 15 e. degrees. For the working harmonic of the field ν = 1, the winding coefficient for the first phase is K _rev1 = 0.701, and for the second phase 0.607 (table 1), which ensures the creation of a working magnetic flux and the operability of an electric machine.

Отношение эффективных чисел витков фаз (фиг. 2) двухфазной обмотки (коэффициент трансформации) равно:The ratio of the effective numbers of phase turns (Fig. 2) of a two-phase winding (transformation ratio) is equal to:

K_тр=|a_2i|·K_об.2ф/|a_1i|·K_об.1ф=2K_об.2ф/K_об.1ф=2·0,607133505/0,701057385=1,73205…=3^-0,5.K _Tr = | a _2i | · K _rev.2f / | a _1i | · K _rev.1f = 2K _rev.2f / K _rev.1f = 2 · 0.607133505 / 0.701057385 = 1.73205 ... = 3 ^{- 0.5} .

Меняя величину витков катушек (число проводников в пазу |a_2i|/|a_1i|) можно получить требуемое значение коэффициента трансформации для обеспечения требуемом режиме работы электрической машины, в том числе и симметричного (при круговом поле).By changing the magnitude of the turns of the coils (the number of conductors in the groove | a _2i | / | a _1i |), we can obtain the required value of the transformation coefficient to ensure the required operating mode of the electric machine, including the symmetrical one (with a circular field).

При выполнении двухфазной (m=2) обмотки двухслойной концентрической (фиг. 3, 4) число катушек в катушечной группе равно К, которые соединены последовательно.When performing a two-phase (m = 2) winding of a two-layer concentric (Fig. 3, 4), the number of coils in the coil group is equal to K, which are connected in series.

Стороны K катушек 1 и 4 (фиг. 3), 2 и 5, 3 и 6 (на фиг. 3 не показаны) уложены в пазы магнитопровода в пределах каждой пары фазных зон в рядом расположенных K пазах, где K равноThe sides K of coils 1 and 4 (Fig. 3), 2 and 5, 3 and 6 (not shown in Fig. 3) are laid in the grooves of the magnetic circuit within each pair of phase zones in adjacent K grooves, where K is equal to

K=q+t.K = q + t.

Шаг концентрических катушек по пазам определен соотношениямиThe pitch of concentric coils along the grooves is determined by the relations

y_ср+2t, …, y_ср, …, y_ср-2t,y _Wed + 2t, ..., y _Wed , ..., y _Wed -2t,

где y_ср=Z(2mp₀) и t - шаг выбран в пределах от 1 до q.where y _cf = Z (2mp ₀ ) and t is the step selected in the range from 1 to q.

Чередование фазных зон двухфазной обмотки выполнено в последовательностиThe alternation of the phase zones of the two-phase winding is made in the sequence

(A_кb_кc_кX_кB_кz_кx_кY_кZ_кa_кy_кC_к)_p0,(A _to b _to c _to X _to B _to z _to x _to Y _to Z _to a _to y _to C _to ) _p0 ,

где “A,a и X,x”, “B,b и Y,y”, “C,c и Z,z” - фазные зоны обмотки,where “A, a and X, x”, “B, b and Y, y”, “C, c and Z, z” are the phase zones of the winding,

индекс “K” - это число катушечных сторон размещенных рядом в соответствующей фазной зоне.the “K” index is the number of reel sides placed side by side in the corresponding phase zone.

При этом (A_кX_к)_p0 и (x_кa_к)_p0 - катушечные группы 1 и 4 образуют полуфазы первой фазы обмотки (фиг. 3), а [(B_кY_к)_p0, [(y_кb_к)_p0] и (Z_кC_к)_р0, (c_кz_к)_p0] - катушечные группы 2, 5 и 3, 6 - полуфазы второй фазы обмотки.Moreover, (A _to X _k ) _p0 and (x _to a _k ) _p0 - coil groups 1 and 4 form the half-phases of the first phase of the winding (Fig. 3), and [(B _to Y _k ) _p0 , [(y _to b _to ) _p0 ] and (Z _to C _to ) _p0 , (c _to z _to ) _p0 ] - coil groups 2, 5 and 3, 6 - half-phases of the second phase of the winding.

При числе катушек K=3 (фиг. 3, 4) в катушечной группе, соединенных последовательно, и шаге t=1 шаг концентрических катушек по пазам определен соотношениямиWith the number of coils K = 3 (Fig. 3, 4) in the coil group connected in series and at step t = 1, the pitch of the concentric coils in the grooves is determined by the relations

y_ср+2t=8 y_ср=6 y_ср-2t=4.y _cf + 2t = 8 y _cf = 6 y _cf -2t = 4.

где y_ср=2/(2mp₀)=24/(2·2·1)=6.where y _cf = 2 / (2mp ₀ ) = 24 / (2 · 2 · 1) = 6.

Таким образом, выполняется условиеThus, the condition

y_ср=Σy_i/K=y_ср=(8+6+4)/3=6.y _cf = Σy _i / K = y _cf = (8 + 6 + 4) / 3 = 6.

Матричном описание обмотки электрической машины с числом полюсов обмотки 2p₀=2 и числе пазов Z₀=24, приведенное на фиг. 4, показывает, что сумма чисел элементов строки первой фазы по модулю равноThe matrix description of the winding of an electric machine with the number of poles of the winding 2p ₀ = 2 and the number of slots Z ₀ = 24, shown in FIG. 4 shows that the sum of the numbers of elements of a row of the first phase modulo equal

|a_mi|=|a_1i|=16,| a _mi | = | a _1i | = 16,

а сумма чисел элементов строки второй фазы по модулюand the sum of the numbers of elements of the second phase string modulo

|a_mi|=|a_2i|=32.| a _mi | = | a _2i | = 32.

Из рассмотрения фиг. 3 и 4 следует, что в 10 и 22 пазах при одинаковом числе витков в катушках суммарный ток равен 0, снижая величину K_об.2ф (см. таблицу 2). Угол сдвига пазов α₀=15 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент для первой фазы K_об1=0,695, а для второй фазы 0,6019, что обеспечивает создание рабочего магнитного потока и работоспособность электрической машины.From consideration of FIG. 3 and 4 it follows that in 10 and 22 grooves with the same number of turns in the coils, the total current is 0, reducing the value of K _rev.2f (see table 2). The angle of the shift of the grooves α ₀ = 15 e. degrees. For the working harmonic of the field ν = 1, the winding coefficient for the first phase is K _ob1 = 0.695, and for the second phase it is 0.6019, which ensures the creation of a working magnetic flux and the operability of an electric machine.

Отношение эффективных чисел витков фаз (фиг. 4) двухфазной обмотки (коэффициент трансформации) равно:The ratio of the effective numbers of phase turns (Fig. 4) of a two-phase winding (transformation coefficient) is equal to:

K_тр=|a_2i|·K_об.2ф/|a_1i|·K_об.1ф=2K_об.2ф/K_об.1ф=2·0,695059742/0,601939393125=1,73205…=3^-0,5.K _Tr = | a _2i | · K _{rev 2f} / | a _1i | · K _{rev 1f} = 2K _{rev 2f} / K _{rev 1f} = 2 · 0,695059742 / 0,601939393125 = 1,73205 ... = 3 ^{- 0.5} .

Меняя величину витков катушек (число проводников в пазу |a_2i|/|a_1i|) можно получить требуемое значение коэффициента трансформации для обеспечения требуемом режиме работы электрической машины, в том числе и симметричного (при круговом поле).By changing the magnitude of the turns of the coils (the number of conductors in the groove | a _2i | / | a _1i |), we can obtain the required value of the transformation coefficient to ensure the required operating mode of the electric machine, including the symmetrical one (with a circular field).

Фазы двухфазной (m=2) однослойной обмотки (фиг. 1, 2) выполнены из полуфаз (фиг. 5). Первая фаза (U1U2) из катушечных групп 1 - (A_qX_q)_p0 с началом 7, концом 8, образуя одну полуфазу, и 4 - (x_qa_q)_p0 с началом 9, концом 10, образуя другую полуфазу (фиг. 1, 2). Вторая фаза (V1V2) из катушечных групп 2 - (B_qY_q)_p0 с началом 11, концом 12 и 3 - (Z_qC_q)_p0 с началом 15, концом 16, образуя одну полуфазу, и 5 - (y_qb_q)_p0 с началом 13, концом 14 и 6 - (C_qZ_q)_p0 с началом 17, концом 18, образуя другую полуфазу. Катушечные группы, полуфазы 1 и 4 в фазе включены встречно, последовательно (a=1). В полуфазах второй фазы катушечные группы 2, 3 и 5, 6 также включены встречно, но и полуфазы включены встречно, последовательно (a=1).The phases of a two-phase (m = 2) single-layer winding (Fig. 1, 2) are made of half-phases (Fig. 5). The first phase (U1U2) from the coil groups 1 - (A _q X _q ) _p0 with the beginning 7, end 8, forming one half phase, and 4 - (x _q a _q ) _p0 with the beginning 9, end 10, forming another half phase (Fig. . 12). The second phase (V1V2) from the coil groups 2 - (B _q Y _q ) _p0 with the beginning 11, the end 12 and 3 - (Z _q C _q ) _p0 with the beginning 15, the end 16, forming one half phase, and 5 - (y _q b _q ) _p0 with beginning 13, end 14 and 6 - (C _q Z _q ) _p0 with beginning 17, end 18, forming another half-phase. Coil groups, half-phases 1 and 4 in the phase are turned on counter, sequentially (a = 1). In the half-phases of the second phase, coil groups 2, 3, and 5, 6 are also included in the opposite direction, but the half-phases are included in the opposite direction, in series (a = 1).

Аналогично фазы двухфазной (m=2) двухслойной обмотки (фиг. 3, 4) выполнены из полуфаз (фиг. 5). Первая фаза (U1U2) из катушечных групп 1 - (A_кX_к)_p0 с началом 7, концом 8, образуя одну полу фазу, и 4 - (x_кa_к)_p0 с началом 9, концом 10, образуя другую полуфазу (фиг. 1, 2). Вторая фаза (V1V2) из катушечных групп 2 - (B_кY_к)_p0 с началом 11, концом 12 и 3 - (Z_кC_к)_p0 с началом 15, концом 16, образуя одну полуфазу, и 5 - (y_кb_к)_p0 с началом 13, концом 14 и 6 - (C_кZ_к)_p0 с началом 17, концом 18, образуя другую полуфазу. Катушечные группы, полуфазы 1 и 4 в фазе включены встречно, последовательно (a=1). В полуфазах второй фазы катушечные группы 2, 3 и 5, 6 также включены встречно, но и полуфазы включены встречно, последовательно (a=1).Similarly, the phases of a two-phase (m = 2) two-layer winding (Fig. 3, 4) are made of half-phases (Fig. 5). The first phase (U1U2) from the coil groups 1 - (A _to X _k ) _p0 with beginning 7, end 8, forming one half phase, and 4 - (x _to a _k ) _p0 with beginning 9, end 10, forming another half phase ( Fig. 1, 2). The second phase (V1V2) from the coil groups 2 - (B _to Y _to ) _p0 with the beginning of 11, the end of 12 and 3 - (Z _to C _to ) _p0 with the beginning of 15, the end of 16, forming one half-phase, and 5 - (y _to b _to ) _p0 with the beginning of 13, the end of 14 and 6 - (C _to Z _to ) _p0 with the beginning of 17, the end of 18, forming another half-phase. Coil groups, half-phases 1 and 4 in the phase are turned on counter, sequentially (a = 1). In the half-phases of the second phase, coil groups 2, 3, and 5, 6 are also included in the opposite direction, but the half-phases are included in the opposite direction, in series (a = 1).

Начало первой фазы U1 образовано началом 7 катушечной группы 1, начало второй фазы Z1 образовано началом 11 катушечной группы 2. Концы фаз образуют начало 9 катушечной группы 4 и конец 18 катушечной группы 6 (фиг. 5). Концы 9 и 18 объединены, образуя нулевой вывод обмотки - 0. Начала фаз U1 - 7, Z1 - 11 и нулевой вывод 0 образуют первый вход обмотки с числом полюсов 2р₀=2.The beginning of the first phase U1 is formed by the beginning of 7 coil group 1, the beginning of the second phase Z1 is formed by the beginning of 11 coil group 2. The ends of the phases form the beginning 9 of coil group 4 and the end 18 of coil group 6 (Fig. 5). The ends 9 and 18 are combined, forming the zero output of the winding - 0. The beginning of phases U1 - 7, Z1 - 11 and the zero output 0 form the first input of the winding with the number of poles 2p ₀ = 2.

При последовательном включении полуфаз (фиг. 5) 1 и 4, 2, 3 и 5, 6 в фазах образован второй вход обмотки выводами L1 - 19, L2 - 20 из точек соединения полуфаз 8 и 10, 14 и 15 с числом полюсов 4p₀=4.When the half-phases are switched on sequentially (Fig. 5) 1 and 4, 2, 3, and 5, 6 in phases, the second winding input is formed by the terminals L1 - 19, L2 - 20 from the connection points of the half-phases 8 and 10, 14 and 15 with the number of poles 4p ₀ = 4.

Начало и конец каждой фазы 7 и 9, 11 и 18, присоединен к контактам коммутаторов 21 и 22, которые при замыкании обеспечивают соединение полуфаз 1 и 4, 2, 3 и 5, 6 в фазах параллельно (a=2). Концы 9 и 18 объединены, образуя нулевой вывод обмотки - 0.The beginning and end of each phase 7 and 9, 11 and 18, is connected to the contacts of the switches 21 and 22, which, when closed, provide the connection of the half phases 1 and 4, 2, 3 and 5, 6 in phases in parallel (a = 2). The ends 9 and 18 are combined, forming the zero output of the winding - 0.

Для обеспечения при числе полюсов 2p₀=2 соединение полуфаз 1 и 4, 2, 3 и 5, 6 в фазах параллельно с a=2, а при числе полюсов 2p₀=4 соединение полуфаз 1 и 4, 2,3 и 5, 6 в фазах последовательно с a=1 (фиг. 6), полу фазы соединены согласно. При этом первый вход обмотки с числом полюсов 4p₀=4 и a=1 образуют вывода L1 - 7, L2 - 11 и нулевой вывод 0, объединяющий концы фаз 10 и 17.To ensure, at the number of poles 2p ₀ = 2, the connection of the half-phases 1 and 4, 2, 3 and 5, 6 in phases in parallel with a = 2, and with the number of poles 2p ₀ = 4, the connection of the half-phases 1 and 4, 2,3 and 5, 6 in phases in series with a = 1 (FIG. 6), the semi-phases are connected according to. In this case, the first input of the winding with the number of poles 4p ₀ = 4 and a = 1 form the terminals L1 - 7, L2 - 11 and the zero terminal 0, which combines the ends of phases 10 and 17.

При последовательном включении полуфаз (фиг. 6) 1 и 4, 2, 3 и 5, 6 в фазах образован второй вход обмотки выводами U1 - 19, U2 - 20 из точек соединения полуфаз 8 и 9, 13 и 15 с числом полюсов 4p₀=2 и a=2. Нулевой вывод 0 получен соединением концов 10 и 17 фаз. Начало и конец каждой фазы 7 и 10, 11 и 17, присоединен к контактам коммутаторов 21 и 22, которые при замыкании обеспечивают соединение полуфаз 1 и 4, 2,3 и 5, 6 в фазах параллельно (a=2).When the half-phases are switched on sequentially (Fig. 6) 1 and 4, 2, 3, and 5, 6, the second winding input is formed in the terminals U1 - 19, U2 - 20 from the connection points of the half-phases 8 and 9, 13 and 15 with the number of poles 4p ₀ = 2 and a = 2. Zero pin 0 is obtained by connecting the ends of phases 10 and 17. The beginning and end of each phase 7 and 10, 11 and 17, is connected to the contacts of the switches 21 and 22, which, when closed, provide the connection of the half-phases 1 and 4, 2,3 and 5, 6 in phases in parallel (a = 2).

При матричном описание обмотки электрической машины с числом полюсов обмотки 2p₀=4 (фиг. 5 и 6) и числе пазов Z₀=24 сумма чисел элементов строк фазы матриц обмотки по модулю |a_mi|=|a_1i| не меняется, а угол сдвига пазов α₀=30 эл. градусов. Для рабочей гармоники поля ν=1 обмоточный коэффициент приведены в таблицах 3 и 4. Их значения обеспечивают создание рабочего магнитного потока и работоспособность электрической машиныWith a matrix description of the winding of an electric machine with the number of poles of the winding 2p ₀ = 4 (Figs. 5 and 6) and the number of grooves Z ₀ = 24, the sum of the number of elements of the rows of the phases of the winding matrices modulo | a _mi | = | a _1i | does not change, and the angle of the shift of the grooves α ₀ = 30 e. degrees. For the working harmonic of the field ν = 1, the winding coefficient is given in tables 3 and 4. Their values ensure the creation of a working magnetic flux and the operability of an electric machine

Отношение эффективных чисел витков фаз (табл. 3 и 4) двухфазной обмотки (коэффициент трансформации) равно:The ratio of the effective numbers of phase turns (Tables 3 and 4) of the two-phase winding (transformation coefficient) is equal to:

- для однослойной обмотки- for single layer winding

K_тр=2K_об.2ф/K_об.1ф=2·0,836516304/0,965925826=1,73205…=3^-0,5,K _Tr = 2K _{vol. 2f} / K _vol . _1f = 2 · 0.836516304 / 0.965925826 = 1.73205 ... = 3 ^-0.5 ,

- для двухслойной обмотки- for a two-layer winding

K_тр=2K_об.2ф/K_об.1Ф=2·0,808012702/0,933012702=1,73205…=3^-0,5.K _Tr = 2K _{vol. 2F} / K _vol . _1F = 2 · 0.808012702 / 0.933012702 = 1.73205 ... = 3 ^-0.5 .

Новым соотношением витков катушек (число проводников в пазу |a_2i|/|a_1i|) можно получить требуемое значение коэффициента трансформации для обеспечения требуемом режиме работы электрической машины, в том числе и симметричного (при круговом поле).A new ratio of coil turns (the number of conductors in the groove | a _2i | / | a _1i |) can be used to obtain the required value of the transformation coefficient to ensure the required mode of operation of an electric machine, including a symmetrical one (with a circular field).

Результаты анализа предложенных схем обмотки показывают их работоспособность: создаются рабочие магнитные поля с заданным числом полюсов и обмотки обладают высоким обмоточным коэффициентом для рабочих гармоник поля.An analysis of the proposed winding circuits shows their operability: working magnetic fields with a given number of poles are created and the windings have a high winding coefficient for the working harmonics of the field.

Достигается решение задачи и технический результат - расширение области применения обмотки - выполнением обмотки двухфазной с числом фазных зон N, числом катушек q катушечных групп в Z пазах магнитопровода,Achieving the solution of the problem and the technical result — expanding the scope of the winding by performing a two-phase winding with the number of phase zones N, the number of coils q of the coil groups in Z grooves of the magnetic circuit

где Z=Np₀q,where Z = Np ₀ q,

N=12,N = 12

q катушек катушечных групп уложены в пазы магнитопровода с шагомq coils of the coil groups are stacked in the grooves of the magnetic circuit in increments

y_ср=2/(2mp₀),y _cf = 2 / (2mp ₀ ),

при этом число катушек на полюс N·q/2 определено числом катушек каждой фазы на полюс Q₁ и Q₂ the number of coils per pole N · q / 2 is determined by the number of coils of each phase per pole Q ₁ and Q ₂

N·q/2=Q₁+Q₂,N q / 2 = Q ₁ + Q ₂ ,

где Q₂/Q₁=2,where Q ₂ / Q ₁ = 2,

а также возможностью лучшего использования электрической машины при включении обмотки на однофазную сеть путем выбора определенного значения коэффициента трансформации для обеспечения требуемого режима работы электрической машины, в том числе и симметричного (при круговом поле).as well as the possibility of better use of the electric machine when the winding is switched on to a single-phase network by selecting a certain value of the transformation coefficient to ensure the required mode of operation of the electric machine, including symmetrical (with a circular field).

Кроме того, двухфазное исполнение обмотки позволяет обеспечивать коэффициента трансформации равныйIn addition, the two-phase design of the winding allows to ensure a transformation coefficient equal to

K_тр=2K_об.2ф/K_об.1ф=1,73205…=3^-0,5 K _Tr = 2K _{vol. 2f} / K _vol . 1f = 1.73205 ... = 3 ^-0.5

одновременно для числа полюсов 2p₀=2 и 2p₀=4, что позволяет подключать электрическую машину к трехфазной сети переменного тока (как односкоростную, так и двухскоростную).at the same time for the number of poles 2p ₀ = 2 and 2p ₀ = 4, which allows you to connect the electric machine to a three-phase AC network (both single-speed and two-speed).

При этом двухфазная обмотка сохраняет положительные качества трехфазного исполнения обмотки электрической машины переменного тока:At the same time, the two-phase winding retains the positive qualities of the three-phase design of the winding of an electrical alternating current machine:

- снижение расхода меди за счет уменьшения средней длины витка,- reduction of copper consumption by reducing the average length of the coil,

- уменьшение вылета лобовых частей обмотки за счет укорочения шага обмотки по пазам,- reducing the departure of the frontal parts of the winding due to the shortening of the pitch of the winding in the grooves,

- уменьшение активного и индуктивного сопротивлений фаз, обусловленные лобовыми частями обмоток,- a decrease in the active and inductive resistances of the phases due to the frontal parts of the windings,

- упрощение технологии укладки обмотки с меньшим шагом по пазам магнитопровода электрической машины.- simplification of the technology of laying the winding with a smaller step along the grooves of the magnetic circuit of the electric machine.

Claims (7)

1. Обмотка электрической машины переменного тока, выполненная m-фазной с числом пар полюсов р₀ в Z пазах магнитопровода, содержащая N фазных зон и q катушек в каждой паре фазных зон, выполненных с шагом1. The winding of an AC electric machine, made m-phase with the number of pairs of poles p ₀ in Z grooves of the magnetic circuit, containing N phase zones and q coils in each pair of phase zones made in steps y_cp=Zy_i/q,y _cp = Zy _i / q, где i=l,..q,where i = l, .. q, и включенных последовательно, образуя катушечные группы, отличающаяся тем, что обмотка выполнена двухфазной, а число фазных зон N равно 12, число катушек q катушечных групп и число пазов Z магнитопровода связаны соотношениемand connected in series, forming coil groups, characterized in that the winding is made two-phase, and the number of phase zones N is 12, the number of coils q of the coil groups and the number of grooves Z of the magnetic circuit are related by Z=Np₀qZ = Np ₀ q и q катушек катушечных групп уложены в пазы магнитопровода с шагомand q coils of the coil groups are laid in the grooves of the magnetic circuit in increments y_cp=Z/(2mp₀),y _cp = Z / (2mp ₀ ), при этом число катушек на полюс N·q/2 определено числом катушек каждой фазы на полюс Q₁ и Q_2: the number of coils per pole N · q / 2 is determined by the number of coils of each phase per pole Q ₁ and Q _2: N·q/2=Q₁+Q₂,N q / 2 = Q ₁ + Q ₂ , где Q₂/Q₁=2.where Q ₂ / Q ₁ = 2. 2. Обмотка электрической машины переменного тока по п. 1, отличающаяся тем, что обмотка выполнена однослойной с числом q пазов на полюс, фазу и фазную зону, в катушечной группе стороны q катушек уложены в рядом расположенных q пазах магнитопровода с распределением сторон катушек в пазах по закону2. The winding of an AC electric machine according to claim 1, characterized in that the winding is single-layer with the number of q grooves per pole, phase and phase zone, in the coil group, the sides of the q coils are stacked in adjacent q grooves of the magnetic circuit with the distribution of the sides of the coils in the grooves according to law (A_qb_qc_qX_qB_qz_qx_qY_qZ_qa_qy_qC_q)_p0,(A _q b _q c _q X _q B _q z _q x _q Y _q Z _q a _q y _q C _q ) _p0 , где "A,a и X,x", "B,b и Y,y", "C,c и Z,z" - фазные зоны обмотки,where "A, a and X, x", "B, b and Y, y", "C, c and Z, z" are the phase zones of the winding, (A_qX_q)_p0 и (x_qa_q)_p0 - катушечные группы, образующие полуфазы первой фазы обмотки,(A _q X _q ) _p0 and (x _q a _q ) _p0 are the coil groups forming the half phases of the first phase of the winding, [(B_qY_q)_p0, (Z_qC_q)_p0] и [(y_qb_q)_p0, (c_qz_q)_p0] - катушечные группы, образующие полуфазы второй фазы обмотки,[(B _q Y _q ) _p0 , (Z _q C _{q q} ) _p0 ] and [(y _q b _q ) _p0 , (c _q z _q ) _p0 ] are the coil groups forming the half-phases of the second phase of the winding, индекс "q" - это число катушечных сторон размещённых рядом в соответствующей фазной зоне.the “q” index is the number of reel sides placed side by side in the corresponding phase zone. 3. Обмотка электрической машины переменного тока по п. 1, отличающаяся тем, что обмотка выполнена двухслойной концентрической с числом катушек К в катушечной группе, соединённых последовательно, стороны К катушек уложены в пазы магнитопровода в пределах каждой пары фазных зон в рядом расположенных К пазах, где К равно3. The winding of an electric AC machine according to claim 1, characterized in that the winding is made of a two-layer concentric with the number of coils K in the coil group connected in series, the sides K of the coils are laid in the grooves of the magnetic circuit within each pair of phase zones in adjacent K grooves, where k is equal К=q+t,K = q + t, а шаг концентрических катушек по пазам определён соотношениями and the pitch of concentric coils along the grooves is determined by the relations y_cp+2t, ..., y_cp, ..., y_cp-2t,y _cp + 2t, ..., y _cp , ..., y _cp -2t, где y_cp=Z/(2mp₀) и t - шаг выбран в пределах от 1 до q, с чередованием фазных зон в последовательностиwhere y _cp = Z / (2mp ₀ ) and t is the step selected in the range from 1 to q, with alternating phase zones in the sequence (A_кb_кc_кX_кB_кz_кx_кY_кZ_кa_кy_кC_к)_p0,(A _to b _to c _to X _to B _to z _to x _to Y _to Z _to a _to y _to C _to ) _p0 , где "A,a и X,x", "B,b и Y,y", "C,c и Z,z" - фазные зоны обмотки,where "A, a and X, x", "B, b and Y, y", "C, c and Z, z" are the phase zones of the winding, (A_кX_к)_p0 и (x_кa_к)_p0 - катушечные группы, образующие полуфазы первой фазы обмотки,(A _to X _k ) _p0 and (x _to a _k ) _p0 are coil groups forming the half phases of the first phase of the winding, [(B_кY_к)_p0, (Z_кC_к)_p0] и [(y_кb_к)_p0, (c_кz_к)_p0] - катушечные группы, образующие полуфазы второй фазы обмотки,[(B _to Y _k ) _p0 , (Z _to C _k ) _p0 ] and [(y _to b _k ) _p0 , (c _to z _k ) _p0 ] - coil groups forming the half-phases of the second phase of the winding, индекс "К" - это число катушечных сторон, размещённых рядом в соответствующей фазной зоне.the "K" index is the number of reel sides placed side by side in the corresponding phase zone. 4. Обмотка электрической машины переменного тока по п. 2, отличающаяся тем, что фазы однослойной обмотки, выполненные из полуфаз (A_qX_q)_p0 и (x_qa_q)_p0 - первой фазы, [(B_qY_q)_p0, (Z_qC_q)_p0] и [(y_qb_q)_p0, (c_qz_q)_p0] - второй фазы включены встречно, начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 2p₀, при последовательном включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 4р₀, а концы фаз объединены, образуя нулевой вывод обмотки, при этом начало и конец каждой фазы присоединены к контактам коммутатора.4. The winding of an electric AC machine according to claim 2, characterized in that the phases of a single-layer winding made of half-phases (A _q X _q ) _p0 and (x _q a _q ) _p0 are the first phase, [(B _q Y _q ) _p0 , (Z _q C _{q q} ) _p0 ] and [(y _q b _q ) _p0 , (c _q z _{q q} ) _p0 ] - the second phases are switched in the opposite direction, the beginning of the phases form the first input of the winding with the number of poles 2p ₀ , when the half-phases are switched on in series phases of the second input terminals of the winding is formed from a compound semi-phase points with the number of poles 4p ₀ and ends phases are combined, forming a zero output winding, the beginning and end of each phase are connected to the contacts com utatora. 5. Обмотка электрической машины переменного тока по п. 2, отличающаяся тем, что фазы однослойной обмотки, выполненные из полуфаз (A_qX_q)_p0 и (x_qa_q)_p0 - первой фазы, [(B_qY_q)_p0, (Z_qC_q)_p0] и [(y_qb_q)_p0, (c_qz_q)_p0] - второй фазы включены согласно, начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 4р₀, при последовательном включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 2p₀, а концы фаз объединены, образуя нулевой вывод обмотки, при этом начало и конец каждой фазы присоединены к контактам коммутатора.5. The winding of an AC electric machine according to claim 2, characterized in that the phases of a single-layer winding made of half-phases (A _q X _q ) _p0 and (x _q a _q ) _p0 are the first phase, [(B _q Y _q ) _p0 , (Z _q C _{q q} ) _p0 ] and [(y _q b _q ) _p0 , (c _q z _{q q} ) _p0 ] - the second phases are switched on according to the beginning of the phases form the first input of the winding with the number of poles 4p ₀ , when the half-phases are switched on in series phases of the second input terminals of the winding is formed from a compound semi-phase points with the number of poles 2p _0, and the phase ends together, forming a zero output winding, the beginning and end of each phase are connected to the contacts com utatora. 6. Обмотка электрической машины переменного тока по п. 3, отличающаяся тем, что фазы двухслойной обмотки, выполненные из полуфаз, соединённых последовательно, (A_кX_к)_p0 и (x_кa_к)_p0 - первой фазы, [(B_кY_к)_p0, (Z_кC_к)_p0] и [(y_кb_к)_p0, (c_кz_к)_p0] - второй фазы включены встречно, начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 2p₀, при последовательном включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 4р₀, а концы фаз объединены, образуя нулевой вывод обмотки, при этом начало и конец каждой фазы присоединены к контактам коммутатора.6. The winding of an electric AC machine according to claim 3, characterized in that the phases of the two-layer winding made of half-phases connected in series, (A _to X _k ) _p0 and (x _to a _k ) _p0 - the first phase, [(B _to Y _k ) _p0 , (Z _to C _k ) _p0 ] and [(y _to b _k ) _p0 , (c _to z _k ) _p0 ] - the second phases are connected in the opposite direction, the beginning of the phases form the first input of the winding with the number of poles 2p ₀ , when sequentially switching on the half-phases in phases, the second input of the winding is formed by conclusions from the connection points of the half-phases with the number of poles 4p ₀ , and the ends of the phases are combined, forming a zero output of the winding, with the beginning and end of each phase are connected to the contacts of the switch. 7. Обмотка электрической машины переменного тока по п. 3, отличающаяся тем, что фазы двухслойной обмотки, выполненные из полуфаз (A_кX_к)_p0 и (x_кa_к)_p0 -первой фазы, [(B_кY_к)_p0, (Z_кC_к)_p0] и [(y_кb_к)_p0, (c_кz_к)_p0] - второй фазы включены согласно, начала фаз образуют первый вход обмотки с числом полюсов 4р₀, при последовательном включении полуфаз в фазах второй вход обмотки образован выводами из точек соединения полуфаз с числом полюсов 2p₀, а концы фаз объединены, образуя нулевой вывод обмотки, при этом начало и конец каждой фазы присоединены к контактам коммутатора.

7. The winding of an electric AC machine according to claim 3, characterized in that the phases of the two-layer winding made of half-phases (A _to X _k ) _p0 and (x _to a _k ) _p0 -first phase, [(B _to Y _k ) _p0 , (Z _to C _k ) _p0 ] and [(y _to b _k ) _p0 , (c _to z _k ) _p0 ] - the second phases are switched on according to the beginning of the phases form the first input of the winding with the number of poles 4p ₀ , when the half-phases are connected in series phases of the second input terminals of the winding is formed from a compound semi-phase points with the number of poles 2p _0, and the phase ends together, forming a zero output winding, the beginning and end of each phase are connected to the contact m switch.

Images