Проектирование синхронной машины с постоянными магнитами, страница 4

     Дальнейшее совершенствование магнитных систем электрических машин с редкоземельными постоянными магнитами пошло по пути создания конструкций, обеспечивающих максимальное использование таких особенностей редкоземельных магнитов, как высокое значение коэрцитивных сил по индукции и намагниченности, низкое значение магнитной проницаемости.

    Усовершенствование технологии производства редкоземельных магнитов привело к созданию цилиндрических магнитов с радиальной намагниченностью. Этот магнит является одной из разновидностей магнитных систем типа звездочка. Формирование требуемого распределения вектора намагниченности осуществляется на специальной намагничивающей установке. Отверстие под вал может изготавливаться либо в процессе прессования, либо путем прожигания в готовом магните. Спеченный и намагниченный четырехполюсный цилиндрический постоянный магнит 2 (рисунок 1.3 а) на клее устанавливается в оболочку из немагнитного материала. Оболочка может состоять из трех, как показано на рисунке 1.3, а (втулки 3, 4 и шайба 1) или большего числа частей. Затем постоянный магнит напрессовывается на вал 5 и обрабатываются поверхности под подшипники и поверхности втулки 3. Шайба 1 используется при балансировке ротора. Перспективнее же заменить металлическую втулку 3 композиционными материалами. При этом на расточку намагниченного постоянного материала наматывается нить из органоволокнита, прочность которой превосходит прочность стали.

Рисунок 1.2.- Ротор с монолитным цилиндрическим постоянным магнитом типа звездочки: а - с отверстием под вал; б - без отверстия под вал.

    Другим вариантом цилиндрического магнита является безвальная конструкция ротора (рисунок 1.2, б). Постоянный магнит 1 устанавливается в стакан 2, к которому приваривается крышка 4 (3 – места сварки). К полученному цилиндру с торцов привариваются валы 6 и 7 (5 – места сварки). После сборки осуществляется механическая обработка поверхности стакана 2 и валов под места посадки подшипников. Применение такой конструкции оказывается оправданным только в двухполюсных магнитах, т.к. при большем числе полюсов неэффективно используется центральная часть магнита. По сравнению со сборочными роторами типа звездочка, а тем более коллекторного типа, цилиндрические монолитные постоянные магниты имеют худшее использование объема магнита. Однако удельная интегральная энергия ротора при цилиндрическом роторе выше, чем у других видов роторов. Но у данной конструкции есть и свои достоинства. Так, например, при растрескивании магнита он не теряет своих характеристик. Это является и недостатком, так как приходиться рассчитывать оболочку с запасом, потому что она должна выдерживать нагрузку магнита, потерявшего свою механическую целостность. Из-за этого оболочка является дополнительным паразитным воздушным зазором. Яркими недостатками этих магнитов является меньшее значение вектора намагниченности, что обусловлено большим рассеянием при намагничивании и сложность производства. Наилучшие характеристики они показывают в машинах с беспазовыми статорами.

   Особенность рассматриваемой конструкции роторов является низкое значение индуктивности. Магнитная проницаемость редкоземельных магнитов приближается по значению к   . По этому для потока реакции якоря постоянный магнит эквивалентен воздушному промежутку, а отсутствие участков магнитопровода из магнитомягких материалов и обуславливает низкое значение индуктивности. Данный тип конструкции роторов получил распространение в машинах небольшой мощности и частотой вращения более 1000 рад/с. Это обусловлено, прежде всего, ограничением диаметра магнитов и из-за сложности намагничивания четырехполюсных магнитов.

   Разновидностью четырехполюсных монолитных магнитов сборный ротор типа звездочка с немагнитной оболочкой (без полюсных башмаков). Ротор может набираться не только из призматических магнитов, как показано на рисунке 1.1, но и из сегментных постоянных магнитов, намагниченных в радиальном направлении (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4. - Сборочный ротор типа звездочка.