Удосконалення технології виготовлення електричних машин постійного струму з безобмотковим ротором
Вантажиться...
Дата
2023
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Хмельницький національний університет
Анотація
Електрична машина постійного струму з безобмотковим ротором (МПСБР) значно відрізняється від класичної машини постійного струму, її магнітна система не має спільного ярма і складається з ряду магнітнонезв'язаних зубців та пазів, відкритих з обох боків. Секції обмотки якоря укладаються із частковим зсувом на величину полюсного розподілу τ. Цим забезпечується односпрямованість результуючого магнітного потоку, що
пронизує секцію обмотки якоря, та збереження електромагнітного моменту заданого знаку.
Наявність пазів, у яких відсутнє дно, створює ряд повітряних проміжків, що призводить до зниження магнітної провідності магнітопроводу в поперечному напрямку, а це, у свою чергу, призводить до послаблення поля
реакції якоря Фря і відмови від додаткових полюсів та компенсаційної обмотки. Отже, величину робочого повітряного проміжку можна зменшити до мінімально можливої величини з технологічної точки зору.
Конструкція МПСБР дозволяє: різко послабити поперечну реакцію якоря і довести перевантажувальну
здатність по струму KI до 5÷7; значно (до 30%) скоротити витрати обмотувальної міді за рахунок відсутності
додаткових полюсів та компенсаційної обмотки; істотно покращити умови тепловідведення; поліпшити енергетичні показники. Маса ротора МПТБР у 3÷5 разів менше, ніж у класичного двигуна, пропорційно зменшиться і момент інерції.
Технологія виготовлення таких електричних машин значно відрізняється від технології виготовлення
класичних машин постійного струму. Основну технологічну складність у такій електричній машині викликає процес монтажу секцій обмотки якоря. Для вирішення цієї проблеми пропонується змінити порядок збирання статора МПСБР: спочатку обмотки, потім магнітна система.
Обмотки збираються на спеціальному шаблоні й компаундуються. Після того, як вони стануть монолітними,
шаблон звільняється, а на його місце вставляються зубці магнітної системи. Такий підхід дозволяє повністю
автоматизувати процес складання МПСБР, скоротити час виготовлення такої електричної машини та суттєво
збільшити її надійність.
A direct current electric machine with a winding-free rotor (DCWFR) is significantly different from a classic direct current machine, its magnetic system does not have a common yoke and consists of a series of magnetically uncoupled teeth and grooves, open on both sides. Sections of the armature winding are laid with a partial shift by the value of the pole distribution τ. This ensures the unidirectionality of the resulting magnetic flux penetrating the section of the armature winding, and the preservation of the electromagnetic moment of the given sign. The presence of grooves in which there is no bottom creates a number of air gaps, which leads to a decrease in the magnetic conductivity of the magnetic conductor in the transverse direction, and this, in turn, leads to a weakening of the reaction field of the Фa armature and the rejection of additional poles and compensation winding. Therefore, the size of the working air gap can be reduced to the minimum possible value from a technological point of view. The design of the DCWFR allows: to sharply weaken the transverse reaction of the armature and to bring the current overload capacity KI up to 5÷7; significantly (up to 30%) reduce the cost of winding copper due to the absence of additional poles and compensating winding; to significantly improve heat removal conditions; improve energy performance. The mass of the DCWFR rotor is 3÷5 times less than that of a classic engine, and the moment of inertia will decrease proportionally. The manufacturing technology of such electric machines is significantly different from the manufacturing technology of classical direct current machines. The main technological complexity in such an electric machine is caused by the installation process of the armature winding sections. To solve this problem, it is proposed to change the assembly order of the DCWFR stator: first the windings, then the magnetic system. The windings are assembled on a special template and compounded. After they become monolithic, the template is released, and the teeth of the magnetic system are inserted in its place. This approach makes it possible to fully automate the assembly process of DCWFR, reduce the manufacturing time of such an electric machine and significantly increase its reliability.
A direct current electric machine with a winding-free rotor (DCWFR) is significantly different from a classic direct current machine, its magnetic system does not have a common yoke and consists of a series of magnetically uncoupled teeth and grooves, open on both sides. Sections of the armature winding are laid with a partial shift by the value of the pole distribution τ. This ensures the unidirectionality of the resulting magnetic flux penetrating the section of the armature winding, and the preservation of the electromagnetic moment of the given sign. The presence of grooves in which there is no bottom creates a number of air gaps, which leads to a decrease in the magnetic conductivity of the magnetic conductor in the transverse direction, and this, in turn, leads to a weakening of the reaction field of the Фa armature and the rejection of additional poles and compensation winding. Therefore, the size of the working air gap can be reduced to the minimum possible value from a technological point of view. The design of the DCWFR allows: to sharply weaken the transverse reaction of the armature and to bring the current overload capacity KI up to 5÷7; significantly (up to 30%) reduce the cost of winding copper due to the absence of additional poles and compensating winding; to significantly improve heat removal conditions; improve energy performance. The mass of the DCWFR rotor is 3÷5 times less than that of a classic engine, and the moment of inertia will decrease proportionally. The manufacturing technology of such electric machines is significantly different from the manufacturing technology of classical direct current machines. The main technological complexity in such an electric machine is caused by the installation process of the armature winding sections. To solve this problem, it is proposed to change the assembly order of the DCWFR stator: first the windings, then the magnetic system. The windings are assembled on a special template and compounded. After they become monolithic, the template is released, and the teeth of the magnetic system are inserted in its place. This approach makes it possible to fully automate the assembly process of DCWFR, reduce the manufacturing time of such an electric machine and significantly increase its reliability.
Опис
Ключові слова
технологія виготовлення, машина постійного струму, секції обмотки якоря, надійність, manufacturing technology, DC machine, armature winding sections, reliability
Бібліографічний опис
Удосконалення технології виготовлення електричних машин постійного струму з безобмотковим ротором / В. Д. Косенков, Д. А. Івлев, О. Ф. Винаков, Е. В. Савьолова, І. В. Чеповський // Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. – 2023. – № 5, т. 2. – С. 143-146.