Помимо рассмотренных потоков в машине существуют потоки рассеяния цепи возбуждения Фσ которые заметно превышают потоки рассеяния в обычных синхронных машинах из-за сложной геометрии магнитной цепи. Основной составляющей Фσ является поток полюсного рассеяния Фσп который, минуя якорь, замыкается непосредственно между соседними когтеобразными выступами с разной полярностью (рис. 5). Поток рассеяния Фσв замыкается вокруг ОВ, поток рассеяния Фσв– между втулками 6 и 9, поток рассеяния Фσт– между торцами пакета 2 и выступающими за пределы активной зоны участками полюсов 7 и 8.
Рассмотренная БСМ с внешнезамкнутым потоком относится к классу машин с радиально-осевым потоком, в которых линии основного потока являются трехмерными и имеют составляющие не только в поперечной плоскости, но и вдоль оси. Эта особенность накладывает жесткие ограничения на геометрический фактор машины К, равный отношению длины активной зоны l к ее диаметру D, т. е. λ = l/D.
Генераторы с внешнезамкнутым потоком мощностью от единиц до сотен киловатт рассматриваются как возможные источники электроэнергии для космических газотурбинных установок. Привод генератора осуществляется от газовой турбины, работающей на смеси гелия и ксенона. Генераторы имеют КПД = 93...95% и удельную массу ≈0,34...0,45 кг/(кВ·А), что всего на 25...30% хуже, чем у бесщеточных генераторов с вращающимися выпрямителями, причем их рабочая температура может составлять 535 °С, что недостижимо для бесщеточных генераторов, содержащих на роторе полупроводниковые вентили.
БСМ с внутризамкнутым потоком.
Одна из разновидностей БСМ с внутризамкнутым потоком – консольный генератор (рис. 6, а). В нем кольцевая обмотка возбуждения 1 размещается на внутреннем сердечнике 9, а обмотка якоря 4 – на обычном цилиндрическом шихтованном сердечнике 5. Между неподвижными сердечниками 5 и 9 находится консольно закрепленный ротор, содержащий стальное кольцо 2
Рисунок 6– Бесконтактная синхронная машина с внутризамкнутым потоком и консольным ротором при одностороннем (а) и двустороннем (б) расположении подшипников:
1 – кольцевая обмотка возбуждения; 2– стальное кольцо; 3 – когтеобразные левые выступы; 4 – обмотка якоря; 5 и 9 – неподвижные сердечники; 6 – правые выступы; 7 – кольцо из немагнитной стали; 8 – цилиндрическая часть.
c когтеобразными левыми выступами 3 и цилиндрическую часть 8 (чашу) с правыми выступами 6. Рабочий зазор δ между ротором и якорем и дополнительный зазор δ' между ротором и сердечником 9 много меньше расстояния между соседними выступами 3 и 6. Пространство между выступами залито прочным немагнитным сплавом. Ротор содержит также кольцо 7 из немагнитной стали. Магнитные линии потока возбуждения, сцепленные с 0В, замыкаются через сердечник 9, зазор δ', выступы 3 и 6, рабочий зазор δ и якорь. При этом выступы 3 при выбранном направлении тока в 0В. приобретают по отношению к якорю северную полярность, а выступы 6 — южную. В данной конструкции диаметр и объем 0В малы, наружный корпус изготовлен из легкого немагнитного материала. Однако машина обладает серьезным недостатком, связанным с консольным ротором, что увеличивает ее длину, усложняет технологию и ограничивает максимальные частоты вращения.
Другая разновидность БСМ с внутризамкнутым потоком и двусторонним расположением подшипников показана на рис. 6, б, где применены те же обозначения, что и на рис. 6, а. Такие машины благодаря увеличенной массе ротора используются в качестве маховичных генераторов, обладающих повышенным моментом инерции ротора и позволяющих сглаживать пульсации частоты вращения привода
Конструкции с внутризамкнутым потоком и односторонним размещением ОВ (рис.7) применяются при повышенных частотах вращения ротора и небольших мощностях БСМ.
Рисунок 7 – АБГ с внутризамкнутым потоком и односторонним расположением обмотки возбуждения:
1– обмотка якоря; 2 – шихтованный цилиндрический сердечник; 3 – корпус; 4 – цилиндр; 5 – кольцевая обмотка возбуждения; 6 – скоба из магнитомягкой стали; 7 – центральна втулка; 8 – радиальные выступы; 9 – аксиальные когтеобразные выступы; δ – рабочий зазор; δ1 и δ2 –дополнителные конструктивные зазоры.
Рисунок 8 – АБГ типа сексин(а) и развертка наружной поверхности её ротора (б)
Втулка 7, выступы 8 и 9, цилиндр 4 изготовлены из магнитомягкой стали, а пространство между ними залито прочным немагнитным сплавом 10. Вал машины может выполняться из магнитной стали и служить магнитопроводом. Магнитный поток Фв, созданный ОВ, замыкается по пути с наименьшим суммарным зазором: скоба 6 — зазор δ1— втулка 7— выступы 8 — зазор δ— якорь — зазор δ — выступы 9 — цилиндр 4 — зазор δ2 — скоба 6. Таким образом, выступы 8 и 9 по отношению к якорю имеют противоположную магнитную полярность.
В описанной конструкции нет тяжелого внешнего магнитопровода, а ОВ имеет малые диаметр и объем. Однако, как и в БСМ с внешнезамкнутым потоком, центробежные силы, действующие на консольно закрепленные выступы 9, могут вызывать их отгиб при больших частотах вращения.
Конструкция машины с двусторонним возбуждением позволяет увеличить мощность БСМ (рис. 8 а). Обозначения на рис. 8 такие же, как и на рис. 7. Отличие вариантов в том, что цилиндр 4 охватывает весь ротор и в нем выполнены окна, в которые вставлены концы выступов 8, причем зазор δ между краем окна и выступом 8 много больше рабочего зазора 6. Развертка наружной поверхности ротора сексина показана на рис. 8,б. В данной конструкции консольные выступы на роторе отсутствуют, что позволяет увеличить его предельно допустимые частоты вращения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.