Диссертация (Автоматизированное конструирование авиационных генераторов с постоянными магнитами), страница 10

При расчете потерь в шихтованнойобойме, будет принято, что изоляция между листами идеальная, поэтому поверхностные потери будут вычисляться в одном листе, а затем они будутумножены на длину пакета ротора. На рисунках 4.7-4.10 представлены результаты теплового расчета ротора с указанными типами обойм.Рисунок 4.7 - Результаты теплового расчета ротора с немагнитной шихтованной обоймой.107Рисунок 4.8 - Результаты теплового расчета ротора с немагнитной массивной обоймой.Рисунок 4.9 - Результаты теплового расчета ротора с биметаллической обоймой.108Рисунок 4.10 - Результаты теплового расчета ротора со слоистой магнитно-немагнитнойструктурой обоймы.В таблице 4.1 представлены усредненные объемные потери, возникающие в рассматриваемых типах обойм и температуры нагрева постоянныхмагнитов при использовании рассматриваемых обойм.Таблица 4.1ТипобоймыВеличинапотерь, ВтТемпературамагнита, ˚ССлоистаяНемагнитная Немагнитная Биметаллическая магнитно(шихтованная) (массивная)немагнитнаяструктура11.88159.75240.650.8382.8173223.5106.7Из таблицы 4.1 видно, что наибольшие потери возникают в биметаллической обойме.

Это связано с большой электрической проводимостью материала магнитных участков обоймы. Использование в электрической машинеротора с таким типом обоймы требует создания эффективной системы егоохлаждения.109Выводы по главе-Разработана система жидкостного канального охлаждения статора синхронной электрической машины, позволяющая повысить плотность токав обмотке статора.-Разработан алгоритм теплового расчета ротора с постоянными магнитамина базе универсальных программ конечно-элементного анализа.-Представлены значения поверхностных потерь в обоймах роторов, обусловленных зубчатостью статора и температуры нагрева постоянныхмагнитов.

По результатам теплового расчета ротора необходим пересчетэлектромагнитных параметров машины с учетом характеристики магнита,которую он имеет при данной температуре.110ЗАКЛЮЧЕНИЕОсновные результаты и выводы могут быть сведены к следующему:1.Обоснована целесообразность использования многополюсныхроторов генераторов с высокоэнергетическими постоянными магнитами всистемах электроснабжения постоянного тока повышенной мощности науровне сотен и более кВА.2.Разработана технология конечно-элементного анализа конструк-ций бандажей крепления магнитов, обеспечивающих прочность роторов генераторов.3.Проведен сопоставительный компьютерный анализ тепловых по-терь в элементах конструкций крепления магнитов, обусловленных зубчатостью статора для массивных и шихтованных магнитных и немагнитных бандажей, для обеспечения необходимых температурных условий работы редкоземельных магнитов.4.На базе универсальных программ конечно-элементного анализаразработана технология теплового анализа ротора с постоянными магнитами.5.Разработана технология конечно-элементного анализа притяже-ния магнитов с учетом размерных цепей и уточнена аналитическая методикарасчета сил притяжения многополюсных генераторов.6.На базе современных компьютерных технологий уточнена при-ближенная традиционная методика проектирования валов сложной конфигурации и повышенной относительной длины, с учетом технологического эксцентриситета ротора и притяжения магнитов, для обеспечения его прочностина изгиб и необходимой критической частоты.7.Разработана интенсивная система охлаждения статора.8.Предложен один из возможных способов уменьшения концен-трации механических напряжений в обойме ротора.9.На основе проведенных исследований уточнена методика кон-струирования авиационных генераторов с высокоэнергетическими постоянными магнитами.111СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙS п - полная мощность генератора;n р - расчетная частота вращения;nmax - максимальная частота вращения;m - число фаз обмотки якоря;p - число пар полюсов;U ф - фазное напряжение генератора;cos  - коэффициент мощности;Eотн - относительное значение ЭДС;A - линейная нагрузка якоря;B - индукция в рабочем зазоре; i - расчетный коэффициент полюсного перекрытия;k B - коэффициент формы ЭДС;k о - обмоточный коэффициент якоря;Vmax - максимальная окружная скорость ротора; - величина рабочего зазора;fр- расчетная частота напряжения;f max - максимальная частота напряжения;Sр- расчетная электромагнитная мощность; и - коэффициент использования генератора;D - диаметр расточки якоря; - конструктивный коэффициент генератора;l - активная осевая длина; - полюсное деление;Dр- наружный диаметр ротора;112q - число пазов на полюс и фазу;yотн - относительный шаг обмотки якоря;a1 - число параллельных ветвей обмотки якоря;j - плотность тока в обмотке якоря;z - число зубцов (пазов) якоря;t z - зубцовое деление якоря; z - число пазов якоря на полюсном делении;y z - шаг обмотки якоря по пазам;yотн.

ут- уточненный относительный шаг обмотки якоря;kр- коэффициент распределения обмотки якоря;kу- коэффициент укорочения обмотки якоря;kо. ут- уточненный обмоточный коэффициент якоря; kо- рассогласование по обмоточному коэффициенту;Iф- ток фазы якоря;wф.прN эфwф- предварительное число витков фазы якоря;- эффективное число проводников в пазу якоря;- уточненное число витков фазы якоря;Aут- уточненная линейная нагрузка якоря; A - рассогласование по линейной нагрузке якоря;q эф- сечение эффективного проводника обмотки якоря;Bz. max - максимальная индукция в зубце якоря;B я. max - максимальная индукция в ярме якоря;k зс - коэффициент заполнения пакета якоря сталью;  - коэффициент вытеснения магнитного потока;113h ус- высота усика зубца якоря;hкл - высота клиновой части паза якоря;ип - толщина пазовой изоляции якоря на сторону;ик - толщина катушечной изоляции якоря на сторону; пр- толщина изоляции провода обмотки якоря; мп - толщина междуслойной прокладки якоря; дп - толщина прокладки на дно паза;nb - число проводников в пазу по ширине паза якоря;a2 - число параллельных проводников обмотки якоря;  - магнитный поток через рабочий зазор;bz.

min .прbп.пр- предварительная минимальная ширина зубца якоря;- предварительная ширина паза якоря;N эл - число элементарных проводников в пазу якоря;nh - число проводников в пазу по высоте паза;bпр- предварительная ширина неизолированного проводника обмотки якоря;q м.пр- предварительное сечение неизолированного проводника обмоткиякоря;a  b - размеры неизолированного проводника обмотки якоря (ГОСТ);q м - уточненное сечение неизолированного проводника обмотки якоря;bп - уточненная ширина паза якоря;bz. min - уточненная минимальная ширина зубца якоря;Bz. max. утj ут- уточненная максимальная индукция в зубце якоря;- уточненная плотность тока в обмотке якоря;hп - высота паза якоря;114hп.отн - относительная высота паза якоря;hz - высота зубца якоря;h я - высота ярма якоря;Dн - наружный диаметр якоря;Tр- рабочая температура обмотки якоря;bш - ширина шлица паза якоря;y- ширина секции обмотки якоря;t с - расстояние между осями соседних секционных сторон при выходе их изпаза;bк - ширина катушки обмотки якоря;t л - расстояние между осями соседних секционных сторон в лобовой части; с - угол поворота секции;hк - высота катушки обмотки якоря;l л - средняя длина лобовой части обмотки якоря;lв - вылет лобовой части обмотки якоря;l w - средняя длина витка обмотки якоря;R яt - активное сопротивление фазы обмотки якоря при рабочей температуре; п - удельная проводимость рассеяния паза якоря; л - удельная проводимость рассеяния лобовых частей обмотки якоря; д - удельная проводимость дифференциального рассеяния якоря; - суммарная удельная проводимость рассеяния якоря;X s - индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки якоря;Eотн.

ут Eотн- уточненное относительное значение ЭДС- рассогласование по относительному значению ЭДС;115H z  f Bz  - основная кривая намагничивания стали якоря;H я  f Bя  - кривая намагничивания стали для ярма якоря;k  - коэффициент рабочего зазора; - приведенный рабочий зазор;bz . р- расчетная ширина зубца якоря;L я - средняя длина силовой линии в ярме якоря;U  - падение магнитного потенциала в рабочем зазоре;B z.

рH z. р- индукция в расчетном сечении зубца якоря;- напряженность магнитного поля в расчетном сечении зубца якоря;U z - падение магнитного потенциала в зубце якоря;H я - расчетная напряженность магнитного поля в ярме якоря;U я - падение магнитного потенциала в ярме якоря;U a - падение магнитного потенциала в якоре;k s - коэффициент магнитной цепи якоря;Br - остаточная индукция магнита;hм - высота магнита индуктора;bм - ширина магнита индуктора; об - толщина обоймы;M м - масса магнитов индуктора;M об - масса обоймы;R м - радиус центра тяжести магнитов индуктора;Rоб - радиус центра тяжести обоймы;Fм - центробежная сила, действующая на магниты индуктора;Fоб - центробежная сила, действующая на обойму;116 об - механическое напряжение в обойме; i.

ут- уточненный расчетный коэффициент полюсного перекрытия;k B. ут- уточненный коэффициент формы ЭДС;k ad - коэффициент продольной реакции якоря;k aq- коэффициент поперечной реакции якоря;B.хх - индукция в рабочем зазоре в режиме холостого хода;k  - коэффициент рассеяния индуктора; i- рассогласование по расчетному коэффициенту полюсного перекрытия; kB- рассогласование по коэффициенту формы ЭДС;X ad - главное индуктивное сопротивление якоря по продольной оси;X aq- главное индуктивное сопротивление якоря по поперечной оси;X d - полное индуктивное сопротивление якоря по продольной оси;Xq- полное индуктивное сопротивление якоря по поперечной оси; - угол размагничивания;E - расчетная ЭДС генератора;Eq- поперечная составляющая расчетной ЭДС;Ed - продольная составляющая расчетной ЭДС;Ead - ЭДС продольной реакции якоря;E0.вд - ЭДС холостого хода по векторной диаграмме;E0.

м - ЭДС холостого хода по диаграмме состояния магнита; E0- рассогласование по ЭДС холостого хода;B яи. max - максимальная индукция в ярме индуктора;  - магнитный поток рассеяния индуктора; м - полный магнитный поток индуктора;117h яи - высота ярма индуктора;M яи - масса ярма индуктора;M z - масса зубцов якоря;M я - масса ярма якоря;M п - масса пакета якоря;M оя - масса обмотки якоря;M ая - масса активных материалов якоря;M аи - масса активных материалов индуктора;M а - масса активных материалов генератора;M к - масса конструктивных материалов генератора;M г - масса генератора;m уд- удельная масса генератора;Pоя - потери в обмотке якоря;Pст - потери в стали якоря;Pтр- потери на трение ротора о воздух;Pоб - потери в обойме индуктора;P - сумма потерь в генераторе; - КПД генератора.118СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.Алексеев А.Е.