Проектирование синхронной машины с постоянными магнитами, страница 5

На втулку 1 из магнитомягкой стали укладываются сегментные постоянные магниты 2 и закрепляются с помощью клея. На собранные магниты надевается оболочка из немагнитного материала 3. Основным достоинством сборных роторов с немагнитной оболочкой является возможность применения постоянных магнитов простых форм. Рассмотренные конструкции роторов с монолитными и сборочными роторами при немагнитной оболочке и беспазовом статоре обеспечивают:

- простоту и высокую технологичность конструкции;

- малое значение индуктивности, а следовательно, высокую жесткость внешней характеристики;

- возможность согласования двигательного и генераторного режимов в широком диапазоне частот.

    Перспективным представляется применение редкоземельных постоянных магнитов в торцевой машине, двухроторная конструкция которой приведена на рисунке 2.5.

Рисунок 1.5.- Эскиз магнитной цепи торцевой электрической машины.

На валу 1 машины установлено два диска (магнитопровода) 2 из магнитомягкой стали, к которым крепятся сегментные постоянные магниты 3. Между роторами располагается дисковая беспазовая обмотка якоря 5. Постоянные магниты 3 намагничены в аксиальном направлении и установлены на магнитотопроводе таким образом, что на торцевых поверхностях роторов, обращенных к обмотке, образуется ряд полюсов чередующейся полярности. Постоянные магниты роторов включены последовательно, т.е. против северного полюса N левого ротора располагается южный полюс S правого ротора. Магнитный поток, выходя из N полюса сегментного постоянного магнита левого ротора, проходит через воздушный зазор с обмоткой и попадает на S сегментного постоянного магнита правого ротора. На постоянные магниты магнитопровода каждого ротора надета оболочка 4 из высокопрочного немагнитного материала. Достоинством торцевых машин следующие:

- возможность выполнения роторов большого диаметра, т.к. он набирается из отдельных сегментов постоянных магнитов;

- оболочка располагается вне рабочего воздушного зазора, что позволяет выполнять ее достаточно больших размеров для обеспечения прочности;

- высокий КПД из-за относительно малых потерь в стали;

- возможность применения безотходных методов порошковой металлургии при изготовлении магнитопровода;

- отсутствие осевых сил, действующих на подшипники;

- отсутствие стальных участков магнитной цепи на статоре и, как следствие, малая индуктивность обмотки и высокая жесткость внешней характеристики;

- возможность применения сегментных или призматических постоянных магнитов, имеющих большое значение вектора намагниченности.

    К недостаткам торцевых электрических машин следует отнести:

- высокие аэродинамические потери из-за малого отношения длины ротора к диаметру;

- сложность сборки ротора из намагниченных постоянных магнитов;

- сложность укладки обмотки в пространство между двумя роторами и, как следствие, высокую трудоемкость сборки машины;

- трудность обеспечения механической прочности обмотки.

 Конструкции беспазовых статоров электрических машин.

Анализ современных требований к электрческим машинам, а также особенностей характеристик редкоземельных магнитов (высокие значения коэрцитивных сил по индукции и намагниченности, низкое значение магнитной проницаемости) показал, что в большинстве случаев наилучшие массогабаритные показатели, а также удовлетворительные другие выходные параметры электрических машин с высококоэрцитивными магнитами удается получить при использовании беспазовых статоров.

    До появления высококоэрцитивных магнитов беспазовые статоры в основном применялись в маломощных машинах постоянного тока с полым ротором для систем автоматики, где их применение обуславливало малую электромеханическую постоянную времени.

   Достаточно большие мощности, а, следовательно, моменты, воздействующие на обмотку генераторов автономных систем электроснабжения, привели к необходимости тщательного подхода к технологии изготовления беспазовых обмоток статоров.

    Трехфазные двухслойные обмотки, широко применяемые в пазовых машинах, обладают рядом достоинств – возможностью выполнения с любым шагом, простой формой лобовых частей, одинаковыми размерами всех катушек. В результате этого они нашли применение и в беспазовых статорах.