Рис. 2.22. Роторы с призматическими магнитами с радиальным (а) и тангенциальным (б) намагничиванием
Недостатки ротора — пониженная степень заполнения его объема постоянным магнитом, возможность отгиба концов когтеобраз-ных выступов из-за центробежных сил, повышенные радиальные размеры. Последнее определяется тем, что машины с таким ротором относятся к классу машин с радиально-осевым потоком (см. § 1.3 и 3.2) и их диаметр должен быть достаточным, чтобы вдоль оси машины мог пройти рабочий поток всех полюсных выступов одной полярности.
Показатели ротора с когтеобразными полюсами могут быть улучшены в конструкции с „параллельным включением двух цилиндрических магнитов, как показано на .рис. 2.21, б (сдвоенный когтеобразный ротор). В такой конструкции можно примерно вдвое уменьшить поток каждого магнита и сократить диаметр магнитов.
Ротор с призматическими магнитами. Существует две модификации роторов с призматическими магнитами—с радиальным и тангенциальным намагничиванием.
Одна из возможных конструкций высокоскоростного ротора с радиальным намагничиванием приведена на рис. 2.22, а. Ротор содержит расположенные радиально постоянные магниты 1 призматической формы, которые намагничены по радиусу и примыкают своими внутренними торцами к магнитомягкой втулке 5, а наружными торцами—к магнитомягким участкам 3 наружного сварного цилиндра, содержащего вставки 2 из немагнитного материала. В участках 3, выполняющих роль полюсных наконечников, может размещаться демпферная (успокоительная) обмотка 4, выполняющая несколько функций. Обмотка улучшает защиту магнита от нестационарных размагничивающих воздействий (см. § 2.5);
предотвращает колебания ротора по отношению к синхронно-вращающемуся полю якоря и гасит встречно-вращающиеся составляющие поля (например, составляющие поля от высших гармоник МДС якоря, встречное поле в однофазных машинах и др.). С помощью обмотки обеспечивается асинхронный пуск машины в двигательном режиме. Полости между полюсами могут заливаться легким немагнитным сплавом 6. Наружный сварной цилиндр обеспечивает высокую механическую прочность ротора, вследствие чего окружные скорости могут достигать 150 м/с и более. Благодаря хорошему экранированию магнитов от внешних полей и их простой форме рабочие индукции составляют 0,6 ...0,8 Тл. Призматическая форма магнитов обеспечивает направленную кристаллизацию ферромагнетика, что существенно улучшает его магнитные свойства.
В роторе с тангенциальным намагничиванием (рис. 2.22, б) магниты 1 также располагаются по радиусу и примыкают внутренними торцами к немагнитной втулке 2, а наружными торцами—к немагнитным вставкам 3 наружного сварного цилиндра, содержащего также магнитомягкие участки 4 в межполюсных зонах. Между магнитами находятся секторы 5 из магнитомягкой стали, примыкающие изнутри к участкам 4 наружного цилиндра и выполняющие роль полюсов по отношению к якорю на статоре. Примерный вид линий магнитной индукции для рабочего потока Фд и потока рассеяния Ф„ показан на рис. 2.22, б пунктирными линиями.
Такая конструкция особенно рациональна при использовании высококоэрцитивных магнитов на основе редкоземельных материалов (типа §тСоб), которые могут быть слабочувствительны к величине немагнитного зазора в магнитной цепи. Длина магнита /м вдоль поля мала, так как требуемая МДС Ры=Н»1м обеспечивается за счет больших Ям. Малые /м позволяют создавать компактные многополюсные конструкции роторов с тангенциальным намагничиванием для машин с повышенной частотой, что, как уже отмечалось, способствует снижению требуемого объема магнитов при заданной мощности бесконтактных электрических машин.
Важная особенность конструкции с тангенциальным намагничиванием—возможность получения с ее помощью рабочих индукций в зазоре В^, превышающих индукцию 5м в магните (и даже остаточную индукцию Вг). Это связано с тем, что благодаря непрерывности линий магнитного поля поток, входящий в сектор 5 через боковые торцы двух смежных магнитов 1, приблизительно равен потоку, выходящему из сектора через его границу, площадь которой может быть существенно меньше удвоенной площади бокового торца магнита. Если Ь»—ширина магнита (по радиусу), а Ър—наружная ширина полюсного сектора (рис. 2.22, б), то без учета потоков рассеяния имеем 2Фм==Фа или 2ВмЬи^В{,Ьр, откуда В^2ЬнВ»/Ьр. Таким образом, при (2&м/6р)>1, что легко обеспечивается на практике, имеем Вб>5м. Благодаря применению высококоэрцитивных магнитов якорь для рассматриваемого ротора в ряде случаев может выполняться беспазовым.
В конструкциях, показанных на рис. 2.22, а, б, 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 зубцо-вых гармоник поля, наводящих в цилиндре большие вихревые токи. Эти потери, очевидно, отсутствуют при беспазовой конструкции якоря.
В машинах небольшой мощности (особенно при беспазовой конструкции якоря) вместо сварного цилиндра на рис. 2.22 может применяться сплошная оболочка (бандаж) из прочного немагнитного материала (например, титана). Перспективны конструкции роторов, у которых на наружную поверхность магнитов наматывается нитяной бандаж из высокопрочного органического волокна или других материалов. По оценкам, в таких конструкциях достижима окружная скорость до 400 м/с. Если наружный бандаж наматывается из проволочной стали 12Х18Н9Т, то немагнитные участки в нем могут создаваться специальной термообработкой. В ряде случаев эффективны бандажи из углеродного волокна и волокна бора.
Роторы с призматическими магнитами позволяют повысить',1 мощность машин до 100 кВ-А и более. ——*
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.