Вентильные электродвигатели. Некоторые геометрические и количественные соотношения, относящиеся к ВДПТ. Схемы обмоток и структур ВДПТ, страница 6

          - сложность выполнения расчетов;

          - сложность конструкции и технологического процесса.

          Торцевая магнитная система предназначена для роторов ВДПТ торцевого типа. Конструкция торцевой магнитной системы ротора ВДПТ и двухроторная электрическая машина торцевого типа представлены на рис. 1.2.11.

Рис. 1.2.11 Торцевая магнитная система ротора ВДПТ

          Ротор с магнитной системой торцевого типа выполнен в виде вала 1, на который установлен диск 2 из магнитомягкой стали с малым магнитным сопротивлением. К диску 2 крепятся дугообразные постоянные магниты 3, намагниченные в аксиальном направлении и установленные таким образом, что на торцевых поверхностях роторов, обращенных к якорной обмотке 5, образуется ряд полюсов чередующийся полярности. На магниты 3 и диск 2 надета оболочка (бандаж) 4 из высокопрочного немагнитного материала.

          Двухроторная торцевая электрическая машина содержит два ротора, постоянные магниты которых включены последовательно, т.е. напротив северного полюса N левого ротора располагается южный полюс S правого ротора. Магнитный поток, выходя из северного полюса магнита N левого ротора, проходит через воздушный зазор, пронизывая якорную обмотку, и попадает на южный полюс S магнита правого ротора, из северного полюса которого через магнитопровод попадает на южные полюсы S смежных магнитов, а из северных полюсов этих смежных магнитов магнитный поток проходит через воздушный зазор и обмотку в обратном направлении, попадает на южные полюсы S магнитов левого ротора, и через магнитопровод замыкается на те магниты из которых он вышел.

          Достоинства ВДПТ торцевой магнитной системы ротора следующие:

          - имеется возможность выполнения роторов большого диаметра;

          - оболочка (бандаж) располагается вне рабочего воздушного зазора, что позволяет выполнять ее большой толщины для обеспечения прочности;

          - высокий КПД;

          - возможность применения призматических дугообразных магнитов, намагниченных в аксиальном направлении, имеющих высокое значение вектора намагниченности.

          К недостаткам торцевых ВДПТ относятся:

          - высокие аэродинамические потери;

          - сложность сборки ротора;

          - сложность размещения обмотки в пространстве между двумя роторами;

          - трудности обеспечения механической прочности обмотки.

Лекция 7

1.2.10 Конструкции статоров ВДПТ

          Конструкции статоров ВДПТ можно подразделить на три типа:

          - пазовые статоры;

          - беспазовые статоры;

          - без магнитопровода.

В первом случае используется традиционная конструкция статора, магнитопровод которого имеет зубцы и пазы для закладки якорной обмотки ВДПТ. При этом отношение суммарной площади сечения пазов к площади магнитопровода, как правило, выше для ВДПТ, чем у асинхронной электрической машины. Условно можно выразить словами асинхронный электродвигатель является "стальным", а вентильный электродвигатель является "медным" [6].

Основным видом обмоток в пазовых электрических машинах является трехфазная двухслойная обмотка.

Во втором случае, анализ требований к ВДПТ с учетом особенностей редкоземельных постоянных магнитов (высокое значение коэрцитивной силы и низкой магнитной проницаемости) показал, что во многих случаях наилучшие массо-габаритные показатели, а также удовлетворительные выходные параметры СМ с высококоэрцитивными магнитами удается получить при использовании беспазовых статоров. При этом чаще всего используется трехфазная двухслойная обмотка, которая широко применяется в пазовых машинах. Такая обмотка обладает рядом достоинств – возможностью выполнения с любым шагом, простой формой лобовых частей, одинаковыми размерами всех катушек.

Двухслойная беспазовая обмотка разбивается на секции, каждой из которых соответствует некий фиктивный паз в зазоре беспазового статора. Схемы соединения двухслойной обмотки при пазовом и беспазовом статорах идентичны.

Как и в общей теории электрических машин полюсное деление по пазам , коэффициент укорочения обмотки ; число пазов (катушек) на полюс и фазу , где  - число пазов (катушек) обмотки;  - число фаз;  - число пар полюсов;  - шаг обмотки по пазам.

Технология изготовления и конструкция беспазовых статоров различна. Следует среди них отметить три способа выполнения беспазовых статоров. При первом способе обмотка 1 выполняется на фторопластовой оправке, на которой устанавливаются  скобочки 3, имитирующие зубцы, а между скобочками получается пространство, соответствующее пазам статора, в которое укладываются секции обмотки, рис. 1.2.12 а).

а)	б)	в)	г)

Рис. 1.2.12 Этапы выполнения беспазовой обмотки без каркаса

          После того, как обмотка уложена, скобочки из фторопластовой оправки 2 вынимаются, обмотка подформовывается и фиксируется рис. 1.2.10 б).  Зафиксировав обмотку 1 на оправке 2, ее вставляют в магнитопровод 4, заливают компаундом, который пропитывает обмотку, и одновременно приклеивает обмотку к статору, после чего оправка 2 вынимается и получается статор с обмоткой 1 и магнитопроводом 4 рис. 1.2.12 в). На рис. 1.2.12 г) показан разрез СМ ВДПТ беспазовой конструкции с ротором 5, имеющий магнитную систему типа "звездочка".

          Второй способ выполнения беспазового статора показан на рис. 1.2.13.

Рис. 1.2.13 Беспазовый статор с выполнением обмотки якоря на тонкостенном каркасе

          Обмотка 1 наматывается на тонкостенный каркас 2 с ребрами. Пространство между ребрами имитирует пазы в которые укладываются секции якорной обмотки. Для того, чтобы не поломался каркас, он, как правило, надевается на оправку. После намотки каркас 2 с обмоткой 1 вставляется в магнитопровод статора 3, в котором проводится пропитка,  за счет которой каркас с обмоткой прочно удерживается в магнитопроводе 3.

Ротор 4 выполнен с магнитной системой типа "звездочка".

Третий способ выполнения беспазового статора показан на рис. 1.2.14.

Рис. 1.2.14 Комбинированный способ выполнения беспазового статора