проводники якорной обмотки, а зубцы обеспечивают уменьшение расчетного немагнитного рабочего зазора между статором и ротором, причем конструктивный зазор между вершинами зубцов статора и ротором обычно выбирается минимально возможным в отличие от обычных синхронных машин. Если же в машине используются высококоэрцитивные магниты на базе РЗМ (типа 5тСо5), то внутренняя поверхность сердечника статора может выполняться как с пазами, так и без них (гладкой); в последнем случае обмотку якоря укладывают на внутреннюю поверхность статора сплошным слоем (рис. 2.19, в). Такую конструкцию якоря называют беспазово^ Возможность ее реализации определяется тем, что при определенных условиях (см. § 2.7) показатели СМ с магнитами из РЗМ становятся малочувствительными к значению б. Применение беспазовой конструкции якоря позволяет в ряде случаев повысить линейные нагрузки в якорной обмотке и улучшить массогабаритные показатели машины. Однако крепление ОЯ при этом существенно усложняется, поскольку в отличие от обычной конструкции, где электромагнитные силы действуют в основном на зубцы, в беспазовом якоре эти силы действуют непосредственно на ОЯ. Обмотка якоря на статоре может закрепляться высокопрочными клеями или с помощью штифтов в расточке статора, на которые она насаживается. Возможна укладка ОЯ в специальные неглубокие технологические пазы. В некоторых случаях ОЯ изготовляется в виде замоноличенного цилиндра, на который на-
матывается из магнитомягкой проволоки сердечник статора, однако его магнитное сопротивление при этом существенно возрастает. Основная специфика синхронных машин с ПМ связана с конструкцией ротора, несущего постоянные магниты. Рассмотрим наиболее распространенные конструкции роторов.
Звездообразный ротор. Типичная конструкция звездообразного ротора (рис. 2.20, а) содержит литой постоянный магнит в форме звездочки 1, который крепится на валу с помощью заливки немагнитным сплавом 2 (на основе цинка или алюминия). Магнит может непосредственно отливаться на валу. Достоинства ротора — простота и высокая степень заполнения его объема магнитом.
Однако такая конструкция ротора обладает и серьезными недостатками. Во-первых, ротор имеет низкую механическую прочность из-за хрупкости магни-тотвердых сплавов и остаточных механических напряжений при отливке. Поэтому максимально допустимые окружные скорости ротора составляют 40...50 м/с. Если заданы частота тока и, следовательно, частота вращения ротора, то ограничение по скорости приводит к ограничению по максимальному диаметру ротора и соответственно по максимальной МДС магнита и по предельной мощности машины. Поэтому ротор-звездочку применяют обычно при относительно малых мощностях машины (доЮкВ-А). Во-вторых, рабочие индукции для ротора не превышают 0,2 ...0,4 Тл. Это ограничение связано с тем, что ротор слабо защищен от внешних размагничивающих воздействий (например, при коротком замыкании генератора) и рабочая точка магнита должна находиться на низколежащей линии возврата с достаточным удалением от основной кривой размагничивания (см. §.2.3). В-третьих, ротор обладает способностью намагничиваться поперечной реакцией якоря. На рис. 2.20 пунктиром показана линия магнитной индукции поперечной реакции якоря Ва^, создаваемой МДС Рац- Так как материал ротора магнито-твердый, то после снятия Ра^ он остается намагниченным в поперечном направлении (полюсы N' и 5') в течение неопределенного времени. Подобное намагничивание искажает основное поле машины и может нарушить ее нормальную работу. В-четвертых, процесс намагничивания звездообразных магнитов сложный, при-
чем спинка звездочки обычно намагничивается не полностью, поэтому может являться балластным участком, ухудшающим использование магнита.
Если звездообразный ротор используется в двигателе, то обычно на нем размещается короткозамкнутая обмотка для обеспечения асинхронного пуска. Одна из конструкций такого ротора приведена на рис. 2.20, б. Пусковая обмотка содержит продольные стержни / (медные или алюминиевые), закрепленные по торцам в кольцах 2 и уложенные в пазы пакета 3. Пакет состоит из отдельных секторов, скрепленных стержнями 1 и кольцами 2. Каждый сектор примыкает к полюсу звездообразного ротора 4.
Рис. 2.21. Когтеобразный ротор с постоянным магнитом (а) и сдвоенный когтеобразный ротор (б)
В двигателях также применяют конструкции ротора, в котором ПМ и пусковая короткозамкнутая обмотка со стальным пакетом примыкают друг к другу не радиально, а вдоль оси, что позволяет уменьшить диаметр активной зоны.
При двухполюсных магнитах можно применять безвальную конструкцию ротора (рис. 2.20, а). На цельнолитой магнит ./ напрессовывается оболочка 2, к которой с двух сторон привариваются торцовые пластины 3 с соосными полувалами 4.
Когтеобразный ротор. Когтеобразный ротор (рис. 2.21, а) состоит из цилиндрического постоянного магнита 1, к торцам которого примыкают шайбы 2 и 4 из магнитомягкой стали, имеющие когтеобразные выступы 3 и 5. Выступы левой шайбы чередуются по окружности с выступами правой шайбы. Каждая шайба и ее выступы приобретают магнитную полярность сопряженного с ними полюса магнита, поэтому когтеобразные выступы по отношению к статору образуют систему полюсов с чередующейся полярностью, как в обычном синхронном генераторе. На рис. 2.21 показаны линии магнитной индукции для рабочего потока Фд и потока рассеяния Фа; поток Фо тем больше, чем меньше азимутальный зазор между выступами.
Главным достоинством ротора является то, что постоянный магнит защищен магнитомягкими элементами от внешних полей (см. § 2.5), а его первоначальное намагничивание осуществляется в собранном виде внешним однородным полем. Поэтому степень использования магнита достаточно высокая и рабочие индукции 5б» 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 магни-томягкие элементы обладают достаточной механической прочностью. Поэтому мощность машин с когтеобразным ротором может достигать 10...20 кВ-А.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.