Рис. 1.2.9 Характеристики высококоэрцитивных постоянных магнитов
Магниты первой группы на основе Sm-Co имеют высокую температурную стабильность и достаточно высокую температуру при которой они могут использоваться.
Магниты второй группы на основе Nd-Fe-B имеют более высокую магнитную энергию при их стоимости в три раза меньшей, чем самарий-кобальтовые магниты. Однако, их недостаточно высокая температурная стабильность, а также подверженность влиянию коррозии водородом и его соединениями, сдерживает их использование в ВДПТ, применяемых в электроприводах, связанных с безопасностью. НПО "Магнетон" и другие разрабатывающие постоянные магниты предприятия, ведут работы по повышению температуры эксплуатации и срока службы магнитов на основе Nd-Fe-B.
Лекция 6
1.2.5 Конструкция магнитных систем роторов ВДПТ
Появление высококоэрцитивных магнитов привело к созданию новых конструкций магнитных систем роторов ВДПТ, так как их характеристики зависят не только от свойств магнитотвердых материалов, но и конфигурации магнитов, расположенных на роторе. Рассмотрим четыре основные конструкции магнитных систем роторов, наиболее широко применяемых на практике.
Три конструкции магнитных систем роторов ВДПТ представлены на рис. 1.2.10 а-в):
- магнитная система типа "звездочка",
- магнитная система коллекторного типа,
- мозаичная магнитная система (часто ротор с такой магнитной системой называют РОМС – ротор оптимизированный сборный).
Для регулируемого электропривода, с точки зрения обеспечения хороших динамических и массо-габаритных показателей, широко используется сборная конструкция ротора с магнитной системой типа "звездочка", рис. 1.2.10 а). Магнитная система выполнена в виде насаженной на вал 1 магнитной втулки 2, выполняющей роль магнитопровода, по наружной поверхности которого расположены дугообразные постоянные магниты 3, намагниченные радиально (для упрощения технологического процесса используется и диаметральное намагничивание). На собранные с помощью клея магниты надевается оболочка (бандаж) из немагнитного материала 4.
К достоинствам конструкции ротора с магнитной системой типа "звездочка" следует отнести:
- простора и высокая технологичность;
- малое значение индуктивности, а следовательно, высокая жесткость механической характеристики;
- возможность согласования двигательного и генераторного режимов в широком диапазоне частот.
|
а) |
б) |
в) |
Рис. 1.2.10 а – магнитная система типа "звездочка", б – магнитная система коллекторного типа, в – мозаичная магнитная система
Магнитная система коллекторного типа представлена на рис. 1.2.10 б). На немагнитную втулку (вал) 1 устанавливается призматические постоянные магниты 2, намагниченные по короткой оси, направленной тангенциально, причем полярность смежных постоянных магнитов одноименна. Между магнитами устанавливаются полюсы (концентраторы магнитного потока) 3 из магнитной стали. Для обеспечения механической прочности конструкции ротора на собранные магниты и полюсы надевают бандаж. Магнитный поток, созданный постоянными магнитами, концентрируется в полюсах, что обеспечивает высокое значение индукции в воздушном зазоре.
Основным достоинством коллекторной конструкции ротора является максимальное использование энергии магнитов.
Действительно, редкоземельные магниты обладают сравнительно невысокой индукцией. Поэтому в коллекторной конструкции можно обеспечить более высокую индукцию в воздушном зазоре, чем в магнитной системе типа "звездочка". Естественно, что наибольший эффект коллекторная конструкция дает при большом числе полюсов, когда удается обеспечить высокое отношение вМ/(at) (вМ – ширина магнита, t - полюсное деление, a - коэффициент полюсного перекрытия). К достоинствам электрических машин с магнитной системой коллекторного типа следует отнести возможность использования призматических постоянных магнитов с высокой удельной энергией (высокое значение намагниченности благодаря простой форме). Такая магнитная система весьма перспективна в ВДПТ большой мощности и с большим числом полюсов.
К недостаткам магнитной системы коллекторного типа следует отнести:
- значение удельной энергии ротора значительно ниже удельной энергии магнита:
- наличие полюсов из магнитомягкой стали увеличивает индуктивность и, следовательно, снижает жесткость внешней характеристики, усложняет совмещение двигательного и генераторного режима;
- сложность конструкции.
Мозаичная магнитная система ротора ВДПТ представлена на рис. 1.2.10 в).
На немагнитный вал 1, имеющий форму многогранника, располагают сегментные магниты 2. Для обеспечения механической прочности ротора на магниты надевают оболочку (бандаж) из высокопрочного немагнитного материала (углепластик базальтовая нить, титан, нержавеющая сталь 36НХТЮ).
Полюс магнитной системы состоит из постоянных магнитов сегментной формы, намагниченных в соответствии с направлением силовых линий магнитного потока и не содержит магнитомягких материалов, в то время, как в представленных на рис. 1.2.10 а,б) конструкциях магнитных систем используются магнитомягкие материалы. В простейшем случае число магнитов, из которых состоит магнитная система, должно быть больше числа полюсов в 2 раза. Конструирование такой магнитной системы требует выполнения оптимизационных расчетов, например, методом конечных элементов с использованием программных средств.
К достоинствам мозаичной системы следует отнести:
- максимально возможное значение магнитного потока с единицы объема ротора;
- высокое значение индукции в воздушном зазоре;
- высокие энергетические показатели электрической машины;
- позволяет увеличить удельный момент электрической машины;
- увеличить КПД;
- позволяет получить самую низкую индуктивность обмотки якоря и повысить быстродействие СМ.
К недостаткам мозаичной магнитной системы следует отнести:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
