Проектирование синхронной машины с постоянными магнитами, страница 8

- устранить паразитный воздушный зазор между магнитопроводом и обмоткой;

- исключить возможность повреждения обмотки при протаскивании;

- исключить магнитную ассимметрию магнитопровода относительно постоянного магнита.

   Улучшение технологии происходит за счет ухудшения магнитных характеристик магнитопровода.

1.3  Получить навыки про проектированию синхронной машины с постоянными магнитами. Ознакомиться с существующими методиками. Разработать техническое задание одной из них.

Существует множество методик по расчету синхронных машин с постоянными магнитами. Главным недостатком является получение только приближенных результатов, потому что процессы преобразования энергии в данном виде машин сложен и мало изучен.

Техническое задание на проектирование:

Синхронный двигатель с постоянными магнитами:

Номинальная мощность, кВт - ;

Номинальное фазное напряжение, В – ;

Частота вращения, об/мин - ;

Коэффициент мощности, о.е. - ;

Коэффициент полезного действия, % - ;

Количество фаз - .

Расчет:

Определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок.

    К главным размерам электрической машины относятся диаметр расточки статора и расчетная длина воздушного зазора.

Электромагнитный момент синхронного двигателя, Н/м

,

где - номинальная мощность, Вт;  - номинальная частота вращения, об/мин;  - коэффициент полезного действия, о.е;  - коэффициент мощности;  - коэффициент учитывающий разницу между ЭДС и напряжением.

Расчетная длина воздушного зазора, м

,

где   - расчетный коэффициент полюсного перекрытия;  - линейная нагрузка, А/м;  - индукция в воздушном зазоре, Тл;  - диаметр расточки статора, м

- остаточная индукция, Тл.

Для своей машины я выбрал магниты с Тл и А/м.

Полюсное деление, м

Магнитный рабочий поток (предварительно), Вб

Ток фазы, А

Зубцовый шаг на статоре, м

,

где  - количество пазов на статоре (выбирается по рекомендации).

Расчет геометрии статора.

Выбираем для данного вида машины трапецеидальные пазы полузакрытые.

ЭДС холостого хода, В

,

где  - фазное напряжение, В; .

Магнитный поток, соответствующий ЭДС в режиме нагрузки, Вб

 Предварительное число витков

,

где   - коэффициент формы поля;  - обмоточный коэффициент; - частота питающей сети, Гц.

Число витков обмотки катушки

Выбор плотности тока,

Сечение эффективного проводника, мм²

где а – число параллельных ветвей обмотки, n_эл – число элементарных проводников в одном эффективном.

Ширина зубца статора, м

 Площадь паза, м²

где к_з – коэффициент заполнения паза медью; Wк – количество витков в катушке обмотки.

Ширина паза в нижней части, м

Я выбрал трапецеидальные пазы.

где b_щ1 – ширина открытия паза, м; h_щ1 – высота открытия паза, м.

Ширина паза верхней части, м

где b_с – припуск на расшлихтовку, м.

Высота паза в штампе, м

где h_с – припуск на расшлихтовку, м.

Высота клиновой части паза, м

Полная высота паза, м

Площадь паза под обмотку в свету, м

Уточненный коэффициент заполнения паза

Высота ярма обода статора, м

Внешний диаметр сердечника ротора, м

Выбор воздушного зазора и расчет геометрии ротора.

Величина воздушного зазора, м

 Диаметр ротора, м

Ширина магнита, м

Длина магнита, м

Высота магнита, м

Высота ярма обода ротора, м

Минимальное расстояние между магнитами, м

 Внутренний диаметр обода ротора, м

Расчет проводимостей рассеяния ротора (магнитов)

Проводимость рассеяния фиктивного электромагнита, сердечник которого имеет ту же конфигурацию, что и постоянный магнит, Вб/А

где

Коэффициент, учитывающий снижение потоков рассеяния из-за малой проницаемости магнитов и неравномерного распределения н.с. по высоте магнита

,

где

Проводимость полюсов (на один полюс), Вб/А

Расчет магнитной цепи.

Расчет магнитной цепи производиться с учетом конструктивного исполнения ротора для нескольких значений ЭДС. Рекомендуемые значения выбираются в зависимости от Е₀ , соответствующей индукции магнита в режиме холостого хода

Ширина полюсного наконечника, м

Для ротора с радиальным расположением магнитов без полюсного наконечника, ширина полюсного наконечника, м