1.Принцип работы ВДПМ
Вентильный двигатель включает в себя электромеханическую и полупроводниковую части. Электромеханическая часть содержит электрическую машину, конструктивно аналогичную синхронной машине с постоянными магнитами (СМ), и закрепленный на машине датчик положения ротора (ДПР); полупроводниковая часть (коммутатор или, в ряде источников, инвертор) – силовые полупроводниковые ключи, в подавляющем большинстве полностью управляемые, и систему управление (последняя на схеме рис. 1 не выделена в отдельный узел). Фазы статорной обмотки синхронной машины подключены к источнику постоянного тока через силовые ключи коммутатора, управляемые по сигналам ДПР.
Рисунок 1 – Принципиальная схема ВДПМ (а) и диаграмма работы
силовых ключей (б)
В ВДПМ наибольшее распространение получила трехфазная обмотка, соединенная звездой. Чувствительные элементы 1 – 6 ДПР при вращении ротора в направлении, обозначенном стрелкой, осуществляют отпирание силовых транзисторных ключей коммутатора в последовательности, отображенной на диаграмме (рис. 1,б). Пользуясь схемой, легко обнаружить, что в любой момент времени работают две фазы и что ток в фазах обмотки реверсируется в те моменты, когда ротор поворачивается на 180° эл. относительно предыдущего подключения той же фазы. Изменить направление вращения можно, изменив на противоположную последовательность работы ключей. Это достигается переключением входных цепей силовых ключей каждой стойки. В качестве источника питания ВДПМ используется сеть постоянного тока.
2.Основные элементы конструкции магнитных систем.
2.1 Конструкция статора.
Статор бесконтактных вентильных двигателей с постоянными магнитами имеет практически такую же конструкцию, что и в обычных синхронных машинах с полюсами на роторе. Обычно он содержит шихтованный цилиндрический магнитопровод, на внутренней поверхности которого размещается якорная обмотка . Если в машине используются обычные постоянные магниты, то внутренняя поверхность сердечника статора содержит пазы, чередующиеся с зубцами. В пазах размещают 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 SmCo5), то внутренняя поверхность сердечника может выполняться как с пазами, так и без них (гладкой); в последнем случае обмотку якоря укладывают на внутреннюю поверхность статора сплошным слоем . Такую конструкцию якоря называют беспазовой. Возможность ее реализации определяется тем, что при определенных условиях показатели ВДПМ с магнитами из РЗМ становятся малочувствительными к значению δ. 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..
2.2 Конструкции ротора.
Роторы ВДПМ могут быть различных конструкций.
Цилиндрические магниты (рис 5, а) применяют для машин мощностью до 25 Вт. Магнит напрессовывают на немагнитный вал или втулку. Достоинством такой конструкции является простота изготовления, недостатком – плохое использование материала магнита. Кольцевые магниты (рис. 5, б) применяют для машин обращенной конструкции (с внешним ротором и внутренним статором).
Применение внешнего ротора позволяет повысить момент инерции двигателя и равномерность его вращения, что необходимо для аппаратуры звукозаписи и некоторых других механизмов.
Магниты звездообразного типа могут выполняться с полюсными наконечниками и без них. Магнит-звездочка непосредственно заливается на валу или крепится путем заливки немагнитным электропроводящим (цинковым или алюминиевым) сплавом (рис. 5, в). Заливаемый сплав выполняет также роль демпферной клетки. При длине магнита более 50 мм магнитная система собирается из нескольких магнитов. Индуктор со
Рисунок 5 – Цилиндрический, кольцевой и звездообразный индукторы
звездообразным магнитом достаточно прост в производстве и обеспечивает высокий коэффициент заполнения объема расточки якоря магнитом.
К недостаткам этой конструкции следует отнести низкую механическую прочность из – за хрупкости магнито-твердых сплавов и остаточных механических напряжений при отливке. Поэтому максимально допустимые окружные скорости ротора составляют 40 – 50 м/с. Ограничение по скорости ведет к ограничению по максимальному диаметру ротора и, следовательно, по максимальной МДС магнита и по предельной мощности машины. Поэтому ротор – звездочку применяют при относительно малых мощностях машины (до 10 кВА). Процесс намагничивания звездообразных магнитов сложный.
Применение полюсных наконечников на концах полюсов звездочки усложняет конструкцию, увеличивает объем индуктора и уменьшает относительный объем магнита, но создает ряд преимуществ: наконечники защищают магниты от несимметричного размагничивания; меньше искажается поле в воздушном зазоре; регулированием потока рассеяния можно добиться оптимального использования магнита; допустимы более высокие значения индукции в воздушном зазоре и линейные нагрузки.
2.2.1Роторы с диаметрально-намагниченными магнитами
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.