Авиационные бесконтактные генераторы и бесконтактные вентильные электродвигатели, страница 5

В индукторах коллекторного типа значение магнитного потока в воздушном зазоре практически удваивается по гонению с индуктором с радиально намагниченными магнитами. Рабочий поток можно еще больше усилить, если сформировать индуктор в виде магнитной системы, показанной на рис 6.8. В такой системе каждый полюс формируется магнитомягким полюсным  наконечником  (концентратором магнитного потока) и постоянными магнитами, прилегаю­щими к этому наконечнику поверхностями с одноименной намагниченностью.

Одно из интересных направлении по совершенствованию практического применения магни­тоэлектрических генераторов связано с отказам от выполнения генератора в виде самостоятельного конструктивного агрегата и его поэлементным рас­средоточением внутри авиадвигателя. Несмотря на то что встраи-ваемый генератор из-за размещении его ротора на валу авиадвигателя имеет по сравнению с обычным большие габаритные разме­ры и массу, ожидается, что общая масса узла гене­рирования не возрастет вследствие исключения ко­робки вспомогательных агрегатов, специальных подшипников, уплотнений, боковых щитов, отдель­ного корпуса и т.п. Предполагается, что использова­ние встроенных генераторов обеспечит увеличение КПД на 9—11 %  при существенном (до 10 раз) повышении наработки на отказ.

Рис. 9. Магнитная система индуктора с концентраторами, магнитного потока (а) и развертка наружной noвepхности_! его ротора (б): 1, 4, 5 - постоянные магниты;  2 - полюсный наконечник;  3,6,7 — магнитопроводы

Достигнутые в настоящее время удельные массы генераторов с редкоземельными ПМ составляют кг/(кВА). Исследования показывают техническую возможность создания высокооборотных

(до n = 3000О об/мин) генераторов с редкоземельными магнитами мощностью до 1,5 MB • А с КПД до 0.95 и кг/(кВА).]. Это позволяет судить о хороших возможностях использования МЭГ в перспективных СЭС.

1.4 Звездообразный ротор.

Типичная конструкция звездообразного ротора  (Рисунок 9)  содержит литой постоянный магнит в форме  звездочки 1, который крепится на валу с помощью заливки немагнитным сплавом 2 (на основе цинка или алюминия). Магнит может| непосредственно отливаться на валу. Достоинство ротора

простота и высокая степень заполнения его объема магнита

Рисунок  10 Звездообразный ротор с постоянными магнитами (а) и с пусковой короткозамкнутой обмоткой  (б)

Такая конструкция ротора обладает и серьезными недостатка­ми. Во-первых, ротор имеет низкую механическую прочность из-за хрупкости магнитотвердых сплавов и остаточных механических на­пряжений при отливке. Поэтому максимально допустимые окруж­ные скорости ротора составляют 40--50 м/с. Если заданы частота тока, и, следовательно, частота вращения ротора, то ограничение по скорости приводит к ограничению по максимальному диаметру ротора и соответственно по максимальной МДС магнита и непре­дельной мощности машины. Поэтому ротор-звездочку применяют обычно при относительно малых мощностях машины (до 5 кВ-А). Во-вторых, рабочие индукции для ротона не превышают 0,2— 0,4 Тл. Это ограничение связано с тем, что ротор слабо защищен от внешних размагничивающих воздействий (например, при к. з. генератора) и рабочая точка магнита должна находиться на низ­колежащей линии возврата с достаточным удалением от основной кривой размагничивания (см. § 2.3). В-третьих, ротор обладает способностью намагничиваться поперечной реакцией якоря. На ри­сунке пунктиром показана линия магнитной индукции поперечной реакции якоря В_ад, создаваемой МДС F_aq. Так как материал рото­ра магнитотвердый, то после снятия F_aqон остается намагничен­ным в поперечном направлении (полюсы N' и S') в течение неопре­деленного времени. Подобное намагничивание искажает основное поле машины и может нарушить ее нормальную работу. В-четвер­тых, процесс намагничивания звездообразных магнитов сложный, причем спинка звездочки обычно намагничивается не полностью, поэтому может являться балластным участком, ухудшающим ис­пользование магнита.

      Если звездообразный ротор используется в двигателе, то обыч­но на нем размещается короткозамкнутая обмотка для обеспечения асинхронного пуска. Одна из конструкций такого ротора приведена на Рисунке 8 , б. Пусковая обмотка содержит продольные стержни / (медные или алюминиевые), закрепленные по торцам в кольцах 2 и уложенные в пазы пакета 3. Пакет состоит из отдельных секто­ров, скрепленных стержнями / и кольцами 2. Каждый сектор при­мыкает к полюсу звездообразного ротора 4.

       В двигателях также применяют конструкции ротора, в котором: постоянные магниты  и пусковая короткозамкнутая обмотка со  стальным пакетом  примыкают друг к другу не радиально, как на рисунке, а вдоль оси, что позволяет уменьшить диаметр активной зоны.

Рисунок 11.   Когтеобразный ротор с постоянным   магни­том (а) и сдвоенный когтеобразный ротор (б)

1.5 Генераторыпеременноготока сбезобмоточнымротором

Простейшая конструкция подобного электромеханического преобразователя — однопакетного индукторного генератора показана на рис. 4.

Принцип действия индукторных машин основан на периодическом изменении магнитной проводимости рабочего зазора при вращении ротора, пакет второго набран из листов электротехнической стали и выполнен в виде звездочки. Источником магнит­но потока является МДС неподвижной обмотки возбуждения, которая питается постоянным током, или МДС постоянных магнитов. При вращении ротора за счет изменения проводимости воздушного зазора  поток в каждом зубце статора будет изменяться от  , когда оси зубцов статора и ротора совпадают, до  когда ось зубца статора совпадает с осью впадины ротора, т.е. оси зубцов сдвинуты на электрический угол 2(рис. .5). Вследствие этого поток, будет иметь посто­вой и переменную с амплитудой  составляющие. Постоянная, составляющая не индуцирует ЭДС в обмотках якоря, а лишь дополнительно загружает магнитопрвод  увеличения его объема и массы по сравнению с обычными синхронными машинами.

Рис. 12. Эскиз конструкции однопакетного индукторного генератора:

1 - пакет статора с зубцами; 2 - обмотка якоря; 3 - корпус;4 -  обмотка возбуждения; 5 -  втулка ротора; 6 -  пакет ротора с зубцами.