Классификация авиационных бесконтактных генераторов, страница 9

Рисунок 22 – Двойной когтеобразный ротор Ларионова:

1 – когтеобразные полюсы; 2 – цилиндрические магниты; 3 – вал; 4 – немагнитная втулка; 5 – кольца из мягкой стали; 6 – вентилятор.

Преимуществом когте­образного ротора является более высокая степень использования магнита, стабильная форма н. с., лучшая форма э. д. с. и возмож­ность повышения предельной мощности.

Недостатком машины с когтеобразным ротором, особенно при мощностях менее 1000 Вт, является увеличение радиальных размеров машины. Кроме того, она имеет меньшую, чем у звездочки, степень заполнения поперечного сечения ротора магнитом, что может при­вести к увеличению его объема и веса. При больших скоростях вращения концы когтей отгибаются, поэтому необходимо применять специальные крепления. При малых мощностях снижение веса магнита не приводит к сни­жению веса машины вследствие необходимости расположения полю­сов между статором и магнитным цилиндром. При повышении частоты (числа полюсов) степень заполнения поперечного сечения ротора магнитом, у роторов типа «звездочка» снижается, в то время как в когтеобразном роторе отношение не зависит от числа полюсов. При увеличении частоты пропорционально снижается объем магнита, что может быть целиком реализовано в когтеобразном ро­торе соответствующим уменьшением длины магнита и, следователь­но, длины машины. При повышенных частотах (значительном числе полюсов) объем и вес машин с когтеобразным ротором (если учесть при этом лучшее использование магнита) могут быть мень­шими, чем у машин типа «звездочка».

Рисунок 23 – Ротор с призматическими магнитами с радиальным (а) и тангенциальным (б) намагничиванием:

а)1 – постоянные магниты призматической формы; 2 – ивставки из немагнитного материала; 3 – магнитомягкие участки; 4 – демпферная обмотка; 5 – магнитомягкая втулка; 6 – немагнитный сплав.

б)1– магниты; 2 – немагнитная втулка; 3 – немагнитные вставки; 4 –  магнитомягкие участки; 5 – секторы из магнитомягкой стали.

10.1.3  Ротор с призматическими магнитами

Существует две модифи­кации роторов с призматическими магнитами — с радиальным и тангенциальным намагничиванием.

Одна из возможных конструкций высокоскоростного ротора с радиальным намагничиванием приведена на рис. 23, а.  Демпферная обмотка улучшает защиту магни­та от нестационарных размагничивающих воздействий; предотвращает колебания ротора по отношению к синхронно вра­щающемуся полю якоря и гасит встречно вращающиеся состав­ляющие поля (например, составляющие поля от высших гармоник МДС якоря, встречное поле в однофазных машинах и др.). С по­мощью обмотки обеспечивается асинхронный пуск машины в дви­гательном режиме. Благо­даря хорошему экранированию магнитов от внешних полей и их простой форме рабочие индукции составляют 0,6... 0,8 Тл. Приз­матическая форма магнитов обеспечивает направленную кристал­лизацию ферромагнетика, что существенно улучшает его магнит­ные свойства.

Ротор с тангенциальным намагничиванием представлен на рис. 23, б. Такая конструкция особенно рациональна при использовании высококоэрцитивных магнитов на основе редкоземельных материа­лов (типа SmCo3), которые могут быть слабочувствительны к ве­личине немагнитного зазора в магнитной цепи.

Важная особенность конструкции с тангенциальным намагни­чиванием – возможность получения с ее помощью рабочих индук­ций в зазоре Вδ, превышающих индукцию Вм в магните. Благодаря применению высо­кокоэрцитивных магнитов якорь для рассматриваемого ротора в ряде случаев может выполняться беспазовым.

В конструкциях, показанных на рис. 23. а, б, наружный свар­ной цилиндр обеспечивает высокие окружные скорости ротора, а магнитомягкие полюсные элементы – хорошую защиту магнитов от внешних размагничивающих воздействий.

Недостатком конструкций ротора со сварным наружным ци­линдром являются значительные поверхностные потери от зубцовых гармоник поля, наводящих в цилиндре большие вихревые токи. Эти потери, очевидно, отсутствуют при беспазовой конструк­ции якоря.

Роторы с призматическими магнитами позволяют повысить мощность машин до 100 кВ·А и более.

10.1.4  Роторы с полюсными наконечниками

Роторы с полюсными наконечниками из мягкой стали сложны в производстве, но они обладают рядом существенных преимуществ. Магнитоэлектрический ротор с полюсными наконечниками подо­бен электромагнитным роторам, если сердечник и обмотку возбуж­дения (электромагнит) заменить у них постоянным магнитом.

Полюсные наконечники позволяют повысить индукцию в воздуш­ном зазоре, синусоидально распределить магнитный поток на полюс­ном делении, регулировать величину потока рассеяния полюсов (для оптимального использования магнита), демпфировать реакцию н. с. токов переходного режима.

Рисунок 24 – ротор с кольцевым постоянным магнитом:

1– магнит; 2 – клювообразные полюсные наконечники; 3 – впаянные вставки; 4 – симметричные полюсы;   5 – втулка ступицы.

Конструк­ция ротора с кольцевым магнитом и клювообразными полюсными наконечниками показана на рис. 24.

10.2  Регулирование   напряжения      магнитоэлектрических генераторов

Регулирование и стабилизация напряжения маг­нитоэлектрических машин является важной проблемой, решение ко­торой представляет значительные трудности и может быть выполнено в следующих направлениях:

·  снижение величины падения напряжения;

·  стабилизация напряжения применением конденсаторов;

·  регулирование напряжения междуполюсными шунтами;

·  регулирование напряжения изменением частоты;

·  регулирование напряжения дросселями насыщения;

·  регулирование напряжения изменением сопротивления магнитопровода.

Снижение величины падения  напряжения

Для уменьшения величины падения напряжения необходимо снижать относительную величину н. с. якоря, т. е. умень­шать величину синхронного сопротивления в продольной оси маши­ны, которая пропорциональна н. с. реакции якоря Fя.

Достоинством этого метода является простота и отсутствие устройств, регулирующих напряжение.