Виконано аналіз досліджень, пов’язаних з проєктуванням обмоток електричних машин з дробовою кількістю пазів на полюс і фазу, встановлено переваги електричних машин з неперехресними обмотками. Проаналізовано спроби відійти від побудови зірки електрорушійних сил під час побудови схем обмоток, що дасть змогу алгоритмізувати та автоматизувати проєктування таких обмоток.
У цьому дослідженні за допомогою елементів теорії чисел встановлено алгоритм формування багатофазної багатополюсної неперехресної обмотки, що забезпечує порядок з’єднання секцій у фазну структуру. Алгоритм забезпечує електромагнітну симетрію фаз, максимальне значення коефіцієнта розподілу секцій у фазній зоні для основної гармоніки поля, мінімальну довжину з’єднань між секціями.
Описано конфігурацію секцій гладкої структури якоря для машин з осьовим та радіальним протіканням магнітного потоку, визначено оптимальні з погляду використання обмоткового матеріалу кількість секцій для заданої кількості фаз та полюсів, а також розміри величини вікна секції.
Встановлено умови електричної симетрії структури фаз щодо кількості секцій, пар полюсів, фаз та наявності у них спільних дільників. Описано можливість формування структури фазної зони обмотки шляхом послідовного з’єднання секцій, що відрізняються між собою фазовим фактором, вибіркою їх із замкненої кільцевої структури з відповідним кроком.
На основі теорії чисел обґрунтовано формування правоходової та лівоходової обмотки з прямим та зворотним чергуванням фаз.
Наведено вирази для визначення обмоткових коефіцієнтів неперехресних обмоток, які можна застосовувати для гладких та зубцевих структур якоря..
Запропоновано застосувати на основі теорії чисел табличний апарат математичного опису компонування неперехресних обмоток без застосування зірки ЕРС. Окремо наведено вирази для однозонних та двозонних обмоток щодо визначення належності секцій до фазних зон, до фаз, напряму увімкнення секцій.
Наведено приклади. Визначено напрями подальших досліджень
- Caruso M., Di Tommaso A O., Marignetti F., Miceli R., Ricco Galluzzo G. A General Mathematical Formulation for Winding Layout Arrangement of Electrical Machines. Energies. 2018. 11(2). 446. DOI: https://doi.org/10.3390/en11020446.
- Яцун М. А. Електричні машини : підруч. Львів : Видавництво Львівської політехніки. 2011. 464 с.
- Bianchi N., Dai Pre M. Use of the star of slots in designing fractional-slot single-layer synchronous motors. IEE Proc.-Electr. Power Appl. 2006. 153. 459–466. DOI: 10.1049/ip-epa:20050284.
- Patel V. I., Wang J., Wang W., Chen X. Six-phase fractional-slot-per-pole-per-phase permanent-magnet machines with low space harmonics for electric vehicle application. IEEE Transactions on Industry Applications. 2014. Vol. 50 (4). Pp. 2554 2563. DOI: 10.1109/TIA.2014.2301871.
- Zavgorodniy V. Multiphase electromechanical convertors nonoverlapping windings creating algorithms. Unconventional electromechanical and electrotechnical systems (2-nd ISTC UEES’96). Szczecin and Miedzyzdroje. dec. 15 17. 1996. Pp. 415 420.
- Germishuizen J. J. Analysis of interior permanent magnet motors with non-overlapping windings. 2009. Dissertation approved for the degree of Doctor of Philosophy in Electri al Engineering at Stellenbosch University (дата звернення 21.01.2024).
- Patel V. I., Wang J., Nugraha D. T., Vuletić R., Tousen J. Enhanced availability of drivetrain through novel multiphase permanent-magnet machine drive. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2015. Vol. 63(1). Pp. 469 480. DOI: 10.1109/TIE.2015.2435371.
- Fornasiero E., Alberti L., Bianchi N., Bolognani S. Considerations on Selecting Fractional-Slot Nonoverlapped Coil Windings. IEEE Transactions on Industry Applications. 2013. 49. 1316 1324. DOI: 10.1109/TIA.2013.2251853.
- Libert F., Soulard J. Investigation on Pole-Slot Combinations for Permanent-Magnet Machines with Concentrated. 2004. URL: https://www.researchgate.net/publication/237458473 (дата звернення 21.01.2024).
- Wach P. Algorithmic method of design and analysis of fractional-slot windings of AC machines. Electr. Eng. 1998. 81. 163–170. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01236235.
- Steinbrink J. Design and Analysis of Windings of Electrical Machines. In Proceedings of the International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM 2008). Ischia, Italy. 11–13 June 2008. Pp. 717–720. DOI: 10.1109/SPEEDHAM.2008.4581183.
- Smith A., Delgado D. Automated AC Winding Design. In Proceedings of the 5th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives (PEMD 2010). Brighton, UK. 19–21 April 2010. Pp. 1–6. DOI: 10.1049/cp.2010.0132.
- Niessen F. Winding Scheme Calculator. URL: https://www.bavaria-direct.co.za/scheme/calculator/ (дата звернення 21.01.2024).
- Di Tommaso A. O., Genduso F., Miceli R. A. New Software Tool for Design, Optimization, and Complete Analysis of Rotating Electrical Machines Windings. IEEE Trans. Magnet. 2015. 51. 1–10. DOI: 10.1109/TMAG.2014.2369860.
- Makarchuk O., Kharchyshyn B., Kasha L. Analysis of the Magneto-Mechanical Characteristic of Double Three- phase PMSM. 2021 IEEE 3rd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON). 2021. Pp. 333–338. DOI: 10.1109/UKRCON53503.2021.9575684.
- Shchur I., Kharchyshyn В., Turkovskyi V. Simulation and experimental investigation of dual three-phase BLDC motor operation at imbalanced modular loading. Технічна електродинаміка. 2023. 3. 022. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2023.03.022.
- Sivaramakrishnan R. Certain Number-Theoretic Episodes In Algebra, Second Edition (2nd ed.). Chapman and Hall/CRC. 2019. DOI: https://doi.org/10.1201/9781351023344.