Проектирование синхронной машины с постоянными магнитами, страница 2

  При расчете магнитного поля в электрических машинах с постоянными магнитами используется понятие магнитной проницаемости постоянного магнита, которая определяется выражением:

   Помимо перечисленных параметров, важнейшей характеристикой постоянных магнитов является удельная магнитная энергия:

где - индукция и напряженность, соответствующие максимуму энергии.

   В технической литературе для характеристики энергетических показателей магнитов используют так называемое максимальное энергетическое произведение, являющееся произведением индукции и напряженности, соответствующих точке максимальной энергии на кривой размагничивания: , ТлкА/м.

  Классификация постоянных магнитов.

В настоящее время в качестве постоянных магнитов используется множество сталей, сплавов и композиций, которые различаются не только по магнитным свойствам, но и по технологии производства. По технологическому признаку постоянные магниты можно разделить на группы:

- Ковкие, закаливаемые на мартенсит стали.

- Ковкие безуглеродистые стали на основе железа: железокобальтомолибденовые сплавы, имеющие  кА/м и максимальное энергетическое произведение  ТлкА/м.

- Литые сплавы на основе систем железо-никель-алюминий и железо-никель-алюминий кобальт. Эти магниты имеют максимальное энергетическое произведение до 96 ТлкА/м.

- Сплавы с драгоценными материалами. В сплавах на основе железа и кобальта платанной максимальное энергетическое произведение достигает 76 ТлкА/м.

- Прессованные постоянные магниты из порошков системы железо-никель-алюминий-кобальт. Имеют низкие показатели в сравнении с литыми магнитами.

- Металлокерамические постоянные магниты из сплавов системы железо-никель-алюминий-кобальт. Эти магниты изготавливаются методами порошковой металлургии, и магнитные свойства их несколько хуже, чем у литых.

- Постоянные магниты на основе интерметаллических соединений кобальта с редкоземельными элементами. Эти постоянные магниты имеют высокую коэрцитивную силу по индукции и по намагниченности и максимальное энергетическое произведение до 240 ТлкА/м.

- Магнитопласты и магнитоэласты. Самые плохие магниты, но очень технологичны.

- Постоянные магниты на основе интерметаллических соединений кобальта с редкоземельными элементами.

    На мой взгляд, наиболее выгодными по отношению «цена-качество» являются магниты 7-го класса. К таким магнитам относятся соединения лантана , самария , празеодима , церия Се, неодима Nd, тербия Tb, европия Eu и других редкоземельных металлов с кобальтом. Данный тип магнитов обладает большим максимальным энергетическим произведением. Например, для сплавов достигнуто значение  ТлкА/м.  особенности характерные для всех высококоэрцитивных редкоземельных постоянных магнитов:

- Постоянный магнит имеет высокие значения коэрцитивных сил по индукции и намагниченности;

- Коэрцитивная сила по индукции приближается к своему максимальному значению, равному   кА/м;

-  Намагниченность постоянного магнита при изменении напряженности магнитного поля от 0 до практически постоянна;

-  Магнитная проницаемость на большей части кривой размагничивания незначительно отличается от магнитной проницаемости воздуха;

- Магнит имеет высокое максимальное энергетическое произведение:  ТлкА/м;

- Кривые возврата совпадают (практически) с кривой размагничивания, что при проектировании машин позволяет е принимать во внимание кратковременные увеличения размагничивающего магнитного поля.

Достоинством этих магнитов является высокая температурная стабильность. Так как точка Кюри, например, для  соответствует 570 .

1.2   Конструкции машин с постоянными магнитами

Типы роторов

Первые попытки применения высокококоэрцитивных магнитов путем замены обычных в старых конструкциях не дали желаемых результатов, иначе говоря, снижению габаритов и увеличения удельной энергии машины. Пришлось искать новые конструктивные решения. Они были найдены. Так была предложена Балагуровым В.А. конструкция сборочного ротора типа звездочка, которая нашла большое применение в электрических машинах. На рисунке 1.1 представлена конструкция сборочного ротора типа звездочка с призматическими магнитами и полюсными башмаками.