Проектирование и конструктивная разработка магнитоэлектрической машины

Введение …………………………………………………………………………. 3
1 Литературный обзор …………………………………………………….6
1.1 Типы магнитоэлектрических машин, их устройство и применение ……..6
1.2 Основные положения методик электромагнитного и механического расчётов магнитоэлектрической машины ………………………………...14
1.3 Магнитотвердые материалы для электрических машин ………………... 27
2 Проектирование магнитоэлектрической машиныи разработка эскизной конструкторской документации ……………………………………34
2.1 Электромагнитный расчет………………………………………………….34
2.2 Компьютерное моделирование магнитного поля ………………………...41
2.3 Расчёт и выбор подшипников, определение размеров выходного рабочего конца вала ……………………………………………………………………….44
3 Электротехническая система ветроэнергетической установки ….....49
3.1 Общие сведения о ветроэнергетике………………………………………..49
3.2 Энергия воздушного потока и мощность ВЭУ…………………………… 51
3.3Расчет ветроэнергетической установки……………………………...……. 54
Заключение ……………………………………………………………… 48
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Эскизная конструкторская документация ……………... 63
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ……………………………... 66

Весь текст будет доступен после покупки

Конструктивная разработка магнитоэлектрической машины (МЭМ) представляет собой сложную задачу. Проектирование требует высокой профессиональной подготовки, базовые знания электротехники, механики, магнитных свойств материалов. Проектирование МЭМ имеет важное для всей электромеханической деятельности важное значение. Несмотря на бесконечное разнообразие МЭМ они объединяются единой теорией электромеханического преобразования энергии.
Проектирование МЭМ включает в себя выбор и расчет размеров ее статора и ротора, обмоток, изоляции, конструктивных материалов и надежность в работе. Материалы размеры и формы конструктивных деталей должны быть выбраны так чтобы машина по возможности соответствовала своему назначению и была наиболее экономичной в изготовлении и дальнейшей эксплуатации.
Первой теоретической работой по проектированию электрических машин можно считать Э. Арнольда по теории и конструированию обмоток, вышедшую в 1891 г. К 30-м годам благодаря его трудам была создана классическая теория установившихся режимов электрических машин. На протяжении уже более века практически во всех книгах по проектированию электрических машин, учебниках широко используется машинная постоянная Арнольда.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Типы магнитоэлектрических машин, их устройство и применение

Магнитные полюсы на роторе в обычной синхронной машине охвачены обмоткой возбуждения, питаемой постоянным током через щёточный контакт. В безконтактной электрической машине электрическая связь с ротором отсутствует, а магнитная полярность полюсов ротора обеспечивается одним из трёх возможных способов возбуждения: а) размещением на роторе постоянных магнитов (магнитоэлектрическое возбуждение); б) размещение на роторе обмотки возбуждения, которая питается постоянным током через вращающийся выпрямитель от дополнительной обмотки на роторе с переменной ЭДС, наводимой за счёт электромагнитной индукции; в) конструктивными приёмами, позволяющими использовать для создания основного потока полюсов ротора источник магнитодвижущей силы (МДС) возбуждения, находящийся на статоре [1].
Применение постоянных магнитов в качестве источника возбуждения со стороны ротора уменьшает его момент инерции, атакже облегчает отдачу теплового потока, так как отвод теплового потока от статора предпочтительнее, чем от ротора, в связи с тем, что основная мощность потерь выделяется в статоре электродвигателя и отдается в окружающую среду посредством естественного либо принудительного охлаждения [2].
До появления постоянных магнитов на основе интерметаллических соединений кобальта с редкоземельными элементами не представлялось возможным спроектировать электрическую машину, превосходящие по своим удельным массогабаритным показателям машины с электромагнитным возбуждением.
Средством миниатюризации электромеханических преобразователей в составе интеллектуальных мехатронных модулей движения является использование постоянных магнитов с наибольшим максимальным энергетическим произведением. Анализ свойств магнитотвердых материалов показывает, что такими материалами являются интерметаллические соединения кобальта с редкоземельными элементами: SmCo5 и Sm2Co17, а также магнитотвердые материалы на основе сплава Nd2Fe14B. Появление высококоэрцитивных редкоземельных магнитов привело к созданию новых конструкций магнитных систем роторов, так как их характеристики зависят не только от свойств магнитотвердых материалов (МТМ), но и от конфигурации магнитов и способа их расположения на роторе. Рассмотрим наиболее перспективные конструкции магнитных систем (МС) роторов, широко применяемые на практике.
К конструкции магнитной системы ротора предъявляются следующие требования:
– обеспечение максимального потока в воздушном зазоре и максимальной индукции на поверхности полюсов в целях получения минимальных значений массы и габаритов двигателя;
– удобство встраивания в корпус;
– устойчивость к воздействию размагничивающей реакция якоря, способствующая получению жесткой механической характеристики;
– создание оптимального распределения магнитной индукции в рабочем объеме системы.
Обеспечение этих требований заставляет разработчиков искать пути эффективного использования объема ротора и размещенных на нем постоянных магнитов(ПМ). Все многообразие магнитных систем роторов можно классифицировать следующим образом:
– МС с обязательной комбинацией магнитомягкого (МММ) и магнитотвердого (МТМ) материалов – сборные магнитные системы с тангенциальным и радиальным намагничиванием постоянных магнитов;
– МС, не содержащие магнитомягкий материал в полюсной системе – цельные и сборные оптимизированные мозаичные магнитные системы (РОМС).

Весь текст будет доступен после покупки

1. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины: Учеб. пособие для электромех. и электроэнерг. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1990. – 416 с.
2. Нестерин В.А. Компоненты интеллектуальных мехатронных модулей / В.А. Нестерин, E.В. Волокитина. – Чебоксары: Изд-во Чуваш.ун-та, 2014. – 306 с.
3. Гурин Я.С. Проектирование серий электрических машин. – М.: Энергия, 1978. – 480 с.
4. Быстрицкий Г.Ф. Основы энергетики: учебник /Г.Ф. Быстрицкий,– 3-е изд., стер – М.: КОНКУРС, 2012. – 352 с. – (для бакалавров)
5. Проектирование электрических машин: учебник для вузов / под П79 ред. И. П. Копылова. — 4-е изд., перераб. и доп. — М .: Издательство Юрайт, 2011. — 767 с. – (Основы наук).
6. Электромагнитный расчет двигателей (асинхронные и магнитоэлектрические двигатели) метод указания к курсовому проекту/ сост А.Н. Матюнин Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2022. 58 с.
7. Тишин Александр Метталинович, Лилеев Алексей Сергеевич, Надеев Михаил Михайлович. – Текст: электронный // Большая российская энциклопедия: интернет портал. – https://bigenc.ru/c/magnitotviordye-materialy-33ae9c/(дата обращения 15.06.2024).
8. Шульгач Н.И. Последние достижения в магнитотвердых материалов. Новые тенденции в применении постоянных магнитов.-Владимир.1994.– 85 с.

Весь текст будет доступен после покупки