Використання Т-подібних зубців у електричній машині постійного струму з безобмотковим ротором

Abstract

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. 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. З огляду конструктивних схем МПСБР належить до типу індукторних машин з двома нерухомими обмотками на статорі і зубчастим магнітопроводом ротора, у яких магнітна індукція в робочому повітряному проміжку змінюється тільки за величиною без зміни знака. Тому ротор у МПСБР не перемагнічується і виготовляється зі звичайної конструкційної сталі. Індукторний тип магнітної системи дозволяє мати в МПСБР тільки одну, загальну для всіх полюсів, обмотку збудження та ротор, дуже схожий на ротор багатополюсних синхронних машин з постійними інкорпорованими магнітами. При цьому у МПСБР відсутні постійні магніти, що дозволяє значно знизити вартість електричної машини. Заміна прямих зубців на Т-подібні дозволяє суттєво підвищити ефективність конструкції МПСБР за рахунок поліпшення її тепловідведення. Представлені у статті результати розрахунків і моделювання стаціонарного теплового поля показують, що застосування Т-подібних зубців дозволяє істотно підвищити перевантажувальну здатність МПСБР або збільшити її потужність.

The electric direct current machine with a windingless rotor (DCWR) is significantly different from the classic direct current machine; its magnetic system does not have a common yoke and consists of a number of magnetically loose teeth and grooves open on both sides. 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, which, again, 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. According to the structural schemes, the DCWR belongs to the type of induction machines with two stationary windings on the stator and a toothed magnetic conductor of the rotor, in which the magnetic induction in the working air gap changes only in magnitude without changing the sign. Therefore, the rotor in the DCWR is not remagnetized and is made of ordinary structural steel. The inductor type of the magnetic system allows having only one, common for all poles, excitation winding in the DCWR, and the rotor is very similar to the rotor of multi-pole synchronous machines with permanent incorporated magnets. At the same time, DCWR does not have permanent magnets, which allows to significantly reduce the cost of an electric machine. Replacing straight teeth with T-shaped ones allows you to significantly increase the efficiency of the DCWR design by improving its heat dissipation. The results of calculations and modeling of the stationary thermal field presented in the article show that the use of T-shaped teeth allows you to significantly increase the overload capacity of the DCWR or increase its power