Принцип действия БДПТ. Основные элементы конструкции магнитных систем. Датчики положения ротора, страница 5

           Ротор (рис. 13, а) содержит напрессованную на вал магнитопроводящую втулку 1, имеющую на наружной поверхности магнитопроводящие ребра 2 с выступами на концах. С обоих сторон к ребрам прилегают постоянные магниты 3, создающие однонапрвленный магнитный поток. Для предотвращения замыкания магнитного потока через магнитопроводящую втулку 1 и выступы на концах ребер 2 постоянные магниты изолированы от них в магнитном отношении немагнитными вставками 4 и 5. Шихтованные клиновидные маг-нитопроводы располагаются между одноименными полюсами магнитов 3 и удерживаются от радиальных смещений с помощью немагнитных вставок 4 и выступах на концах ребер.

           Конструкции по рисунку 13, б отличаются выполнением вставок 4, укрепленных на концах ребер 2 с помощью ласточкиного хвоста.

           Конструктивная схема с клиновидными магнитопроводами и с тангенциально-намагниченными постоянными магнитами (рис. 14, а) отличается от предыдущих тем, что перемычками соединены только магнитопроводы одноименной полярности. В конструкциях по рисунку 14, б, в используются дугообразные магниты и магнитопроводы с дугообразными участками, прилегающими к магнитам. В остальных конструкциях (рис. 14, г) применяются простые по конфигурации магниты в сочетании с магнитопроводами сплошной конфигурации.

                      Рисунок 14 – Вариант исполнения роторного железа с конструктивно-

                                             объединенными одноименными полюсами

             На рисунке 15, а дана схема концентрации магнитного потока, удовлетворяющая этому условию. Стрелками 4 на рисунке обозначены пути магнитных потоков, создаваемых магнитами. Исходной является конструкция с тангенциально-намагниченными магнитами 1 и расположенными между ними клиновидными магнитопроводами 3, обязательно соединенными между собой магнитопроводящими перемычками. В отличие от исходного варианта каждый клиновидный магнитопровод разделен дополнительно двумя постоянными магнитами 2, расположенными одноименными полюсами к соседним с ними магнитам 1.Отличие схемы по рисунку 15, б, во-первых, состоит в том, что каждый постоянный магнит представлен в виде двух последовательно соединенных магнитов, между которыми размещен клиновидный магнитопровод, и, во вторых, в наличии дополнительных магнитов, обеспечивающих аксиальную концентрацию магнитного потока. Предлагается конструкция, в которой также затронуты вопросы крепления магнитной системы. На рисунке 20 элемент магнитной системы содержит тангенциально намагниченные магниты 1 и 7, расположенные между ними в пазах клиновидного магнитопровода постоянные магниты 3, 4 и 5, 6, делящие магнитопровод на две составляющие, - несущую часть 8, соединенную с другими аналогичными частями перемычками, и полюсную часть 2. Несущая часть 8 магнитопровода имеет форму ласточкиного хвоста (для крепления магнитной системы). На несущую часть

                      Рисунок 15 – Роторы с концентрацией магнитного потока

                    Рисунок 16 – Крепление полюсов четырехполюсного ротора

устанавливаются магниты 3, 4, 5 и 6 и насаживается полюсная часть 2. Магниты 1 и 7 удерживаются за счет выступов на полюсных частях 7.

           Недостаток данной конструкции в том, что трудно обеспечить толщину магнитов 3, 4, 5 и 6, необходимую для работы при больших размагничивающих полях реакции якоря. Увеличение толщины этих магнитов до толщины магнитов 1 и 7, усложнит конструкцию.

          2.2.3 Роторы высокоскоростных двигателей.

           Основной особенностью роторов высокоскоростных машин нормального исполнения является наличие прочного бандажа, напрессованного на магнитную систему.

           Например, ротор, выполненный по схеме рисунка 10 для больших скоростей, включает в себя вал с немагнитной втулкой 2, к которой приварены сплошные клиновидные магнитопроводы 4, тангенциально-намагниченные постоянные магниты, установленные между клиновидными магнитопроводами, и бандажное кольцо, напрессованное на магнитную систему, состоящее из сваренных между собой магнитопроводящих 4 и немагнитных 3 участков. В аксиальном направлении магнитная система с немагнитной втулкой и бандажом может быть разделена на восемь частей.           

              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 отсутствуют в беспазовой конструкции якоря

             На рисунке 17 представлена конструкция, в которой величина предварительного натяга может быть существенно уменьшена в сравнении с рассмотренной конструкцией за счет уменьшения разницы напряжений, возникающих в бандаже и в кольцевом магнитопроводе при работе с максимальной частотой вращения. Ротор содержит вал 1 с напрессованным на него кольцевым магнитопроводом 2, на котором установлены постоянные магниты 3, образующие многополюсную систему возбуждения, и упрочняющий бандаж 4. В кольцевом магнитопроводе 2 выполнены аксиально-радиальные прорези. Упрочняющий бандаж 4 может быть выполнен либо из композиционного материала путем намотки нити или ленты с последующей ее пропиткой связующим (рис. 17, а), либо из металла – немагнитной стали, титана, из стали с различными магнитными свойствами или из других сплавов (рис. 17, б).

            Еще одна конструкция ротора высокоскоростного двигателя в двух вариантах с тангенциально и с диаметрально-намагниченными магнитами приведена на рис. 18. По одному из вариантов на вал 1 ротора (рис. 18, а) насажена немагнитная втулка 2 с приваренными к ней клиновидными магнитопроводами 3, между которыми помещены тангенциально-намагниченные постоянные магниты 4. Магнитная система охвачена бандажным кольцом 5. Особенность конструкции состоит в том, что магниты имеют клиновидную форму и расположены сужающимися концами к периферии ротора. Аналогичная конструкция имеет место и в случае их диаметрального намагничивания (рис. 18, б). Этот вариант отличается от предыдущего тем, что втулка является магнитопроводящей, а приваренные к ней клинья 3 немагнитными. Пространство между магнитопроводом и прилегающими к нему полюсами магнитов заполнено магнитопроводящим материалом.