· роторы когтеобразной конструкции — для машин средней мощности;
· роторы явнополюсной конструкции с полюсными наконечниками из мягкой стали — для машин средней и большой мощности.
10.1.1 Роторы типа «звездочка»
В конструктивном и технологическом отношении роторы типа «звездочка» проще других типов и имеют следующие преимущества:
· простота конструкции и производства;
· высокий коэффициент заполнения объема якоря магнитом по сравнению с другими типами роторов, что обеспечивает снижение размеров машины (рис. 18).
Основными недостатками их являются:
· неполное использование материала магнита (рис.19);
· меньшее значение удельной магнитной энергии по сравнению с другими типами роторов вследствие сложности формы звездочки;
· нестабильность формы кривой н. с. и э. д. с.;
· высокая чувствительность к мгновенным токам короткого замыкания;
· невысокая механическая прочность, ограничивающая окружную скорость ротора;
· ограничение значений индукции в воздушном зазоре и величины линейной нагрузки (длина пути намагничивания мала).
Магнит типа «звездочка» можно представить в виде ряда элементов (рис.19, а), включенных параллельно. При намагничивании ко всем точкам полюсной поверхности магнита прилагается одинаковая н. с., и поток, протекающий по длине магнита, будет большим там, где путь для потока меньший. Следовательно, магнит намагничивается по сечению неравномерно. Кроме того, сечение спинки ротора обычно выполняется на 5÷10% больше сечения полюса, так как при работе поток в спинке ротора больше потока в полюсе на величину потока рассеяния, что также препятствует равномерному намагничиванию магнита. Так как намагничивание звездочек производится на специальном аппарате, то индукция в спинке ротора при его намагничивании снижается под влиянием потока рассеяния, который шунтирует основное поле (рис.19, б).
Рисунок 18 – Конструкция роторов типа «звездочка»
а – четырехполюсный ротор тахогенератора на альнико, залитый на немагнитный вал; б – шестиполюсный ротор генератора, залитый алюминием.
1 – магнит, 2 – алюминий, 3 – вал
Во время работы машины индукция в спинке ротора несколько больше индукции в сердечнике полюса вследствие явления рассеяния (рис. 19, б). Указанное явление может быть ослаблено выполнением сечения спинки ротора равным сечению сердечника полюса и снижением потока рассеяния при намагничивании соответствующим выбором размеров полюса. Если намагничивание звездочки производить с помощью обмотки, расположенной на полюсах (рис. 19, г), то указанный недостаток устраняется; однако в авиационных машинах это практически невыполнимо. Отсутствие у роторов типа «звездочка» полюсных наконечников из мягкой стали приводит к искажению формы поля в воздушном зазоре и к сильному размагничиванию магнита от мгновенных, токов короткого замыкания. Магнитное поле, образованное поперечной составляющей н. с. якоря FЯq, замыкаясь поперек полюса, хотя и не оказывает заметного влияния на величину потока полюса, однако создает остаточную деформацию поля в воздушном зазоре.
Величина индукции в воздушном зазоре определяется из условия максимальной энергии поля. Ее можно повысить, только изменив сорт магнитного сплава, а это является недостатком конструкции.
Длина магнита, определяющая н. с. магнита, обычно мала, особенно при большом числе полюсов и, следовательно, малой величине полюсного деления. Поэтому для снижения влияния реакции якоря уменьшают величину линейной нагрузки (А), которая прямо пропорциональна н. с. якоря. Однако снижение величины линейной нагрузки приводит к повышению веса машины.
Рисунок 20 – Ротор типа «звёздочка» из нескольких магнитов:
1 – магниты; 2 – немагнитная втулка.
На рис.18 показана конструкция ротора типа «звездочка», применяемая в авиационных тахогенераторах мощностью порядка 10 ВА и в авиационных генераторах мощностью порядка 1000 ВА. В первом случае применен четырехполюсный, во втором — шестиполюсный магнит. Если ширина магнита превосходит 40÷50 мм, то его набирают из нескольких магнитов (рис. 20), так как в больших отливках ухудшаются магнитные свойства магнита.
Алюминиевая заливка роторов повышает использование магнита и мощность генератора до 20% в зависимости от числа полюсов и номинальной мощности. Предельная мощность генераторов с ротором типа «звездочка» определяется сортом применяемого материала, частотой и коэффициентом мощности. Если применены современные сплавы, то при частоте 400 Гц и cosφ = 0,8 она равна 1,5÷2 кВА, а при частоте 1000 Гц и cosφ = 0,8 может быть увеличена до 3÷5 кВА.
10.1.2 «Когтеобразные» роторы
Когтеобразный ротор состоит из цилиндрического магнита и двух шайб из мягкой стали, имеющих полюсные выступы – «когти»(рис. 21).
Рисунок 21 – Когтеобразный ротор с постоянным магнитом:
1 – цилиндрический постоянный магнит; 2 и 4 – шайбы, 3 и 5 – когтеобразные выступы.
Размагничивающее действие н. с. якоря в машинах с когтеобразным ротором ниже, чем в машинах с ротором типа «звездочка» также и при установившемся режиме. Это объясняется влиянием рассеяния когтеобразных полюсов, которое возрастает по мере увеличения продольной составляющей н. с. якоря.
А. Н. Ларионов предложил двойной когтеобразный ротор, что увеличивает предельную мощность машины с когтеобразным ротором. Как видно из рис.22, магниты включены параллельно, и величина потока удваивается; поэтому можно снижать радиальные размеры ротора или повышать мощность модели.
Главным достоинством ротора является то, что постоянный магнит защищен магнитомягкими элементами от внешних полей, а его первоначальное намагничивание осуществляется в собранном виде внешним однородным полем. Поэтому степень использования магнита достаточно высокая и рабочие индукции Вδ ≈ 0,6... 0,7 Тл. Кроме того, магнит имеет простую форму и расположен вблизи центра ротора, что позволяет реализовать окружные скорости ротора до 80... 100 м/с, поскольку наружные магнитомягкие элементы обладают достаточной механической прочностью.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.