Особливості розрахунку та конструкції двигунів постійного струму з ПМ.

Двигуни ПС з ПМ найчастіше застосовуються з потужностями від долей вата до десятків ват. Тут, власне, виявляються інші переваги перед аналогічними магнітами із електромагнітним збудженням.

Переваги – це простота конструкції, вища надійність в роботі, вищий ККД внаслідок відсутності втрат на збудження; менша питома маса; стабільність робочих характеристик; більш низькі перевищення температури і, отже, можливість роботи в гірших умовах охолодження.

Найчастіше застосовуються і магніти у вигляді виконавчих двигунів на двигунів систем автоматики та тахогенераторів.

Вибір магнітної системи ЕМ залежить від загальної конструкції і матеріала ПМ. При цьому якір, колектор, щітковий вузол, підшипникові вузли ідентичні у ЕМ з еле­ктромагнітним збудженням та збудженням від ПМ. Однак МС ЕМ з ПМ відрізняються великою різноманітністю, оскільки ПМ притаманні можливість подавати різної форми ПМ ніж електросистем з ПМ, що отримали найширше поширення. Зокрема це сис­теми з радіально намагніченими призматичними шинами, на внутрішній стороні ЕМ з ПМ.

Рис.2.1. Конструкції з різними видами постійних магнітів

а) – радіально розміщені призматичні магніти;

б) – теж, але з полюсними наконечниками;

в) – з скобоподібними магнітами: 1 – магніт, 2 – конусний наконечник, 3 – конус (можуть бути намагнічені радіально);

г) – з зовнішнім кільцевим магнітом;

д) – з торцевим магнітом: 1 – магніт; 2 – корезистивний наконечник; 3 – конус;

е) – з внутрішнім кільцевим магнітом: 1 – магніт; 2 – корозисний якір; 3 – корпус;

На рис.14.1, а – зображена конструкція, подібна до конструкції тради­ційних ЕМ, де електромагніт замінений ПМ. Для генераторів і тахо­генераторів з ПМ використовується конструкція б) з полюсними наклад­ками для покращення форми вихідної ЕРС (кривої індукції в проміжку). Система в) найчастіше виконується двополюсною через віднос­ну склад­ність, хоч принципово може бути і більш полюсна, г) – зовнішній кіль­цевий магніт, який одночасно є корпусом машини.

Поблизу полюсів у магніта виконані зрізи, бо коло полюсів матеріал магніта використовується погано.

На рис.14.1. д, зображена магнітна система з торцевим магнітом. Магніт 1 виконаний у вигляді кільця і намагнічений по діаметру, розміщений в одному з торців полюсних наконечників 2. Полюсні наконечники і магніт запресовуються в алюмінієвий корпус. Застосовується у випадках дуже обмеженого зовнішнього діаметру машини. При цьому зростає осьова дов­жина. Конструктивно система досить складна. Потрібні масивні полюсні наконечники.

е) – магнітна система з внутрішнім кільцевим радіально намагніченим ПМ 1, якір 2 в цьому випадку є порожнистим алюмінієвим або пластмасо­вим циліндром з обмоткою, чи відформованою з допомогою заливки епоксидним композитом у вигляді циліндра обмоткою якоря. Порож­нистий якір обертається у проміжку між постійним магнітом і корпусом 3 з магнітом’якого матеріалу. Найчастіше використовуються для ПМ литі сплави, пресовані чи металокерамічні композиції. Застосування для тахо­генераторів чи двигунів масового виробництва самарій-кобальтових маг­нітів поки що не є економічно вигідним.

Остання конструкція характерна для ряду серійних двигунів ДПР, які часто використовуються у ролі тахогенераторів

Характеристики ЕМ ПС з ПМ

Перевагами ЕМ ПС з ПМ є відсутність стороннього джерела збу­дження, мала залежність магнітного потоку від температури, відсутність втрат на збудження, великий ККД.

Особливості розрахунку колекторних ЕМ ПС з ПМ.

До таких особливостей розрахунку названих ЕМ у порівнянні з ЕМ традиційним є: визначення розмірів ПМ індуктора для генератора чи сис­теми збудження для двигуна; розрахунок магнітного кола і побудови робочих характеристик.

Наприклад, для генератора:

При розрахунуку такого генератора ПС з ПМ в технічне завдання входять наступні дані:

– кривизна напруги вихідної характеристики об/ц;

– номінальний струм при чи номінальний опір наван­таження ;

– режим роботи;

– конструктивні і технічні вимоги.

Мінімальні напруги ТГ при

.

Початкова корисна потужність на валу

.

Розрахункова потужність

,

де задається (часто ).

Діаметр якоря і основна довжина того генератора визначається з формули машинного постійного

,

де А=(3¸ 5) реле тахогенератора Х береться малим для ослаблення реакції якоря).

– в залежності від вибраного металу магнітів ротора С без полюсних наконечників ); коефіцієнт полюсного перекриття .

Якщо взяти , то з (1) можна визначити діаметр

.

Повітряний проміжок в ТГ вибирається рівним 0, 2¸ 1 мм залежно від технології виготовлення, вимог до рівня пульсацій вихідної напруги.

Магнітний потік в рівний

звідки площа магніта визначиться

де , визначається попередньо з умови максимуму енергії ПМ в повітряному проміжку, задається ().

Довжина постійного магніта на пару полюсів має бути такою, щоб МРС ПМ FM була достатня для забезпечення необхідного , і залежить від металу магніта, і магнітної системи ТГ і може бути поперед­ньо вибрана:

Для призматичних рядів магнітів (рис. 1), а, б; ;

для скибоподібних в) ;

для зовнішніх кільцевих г) ;

для торцевих д) ;

для внутрішніх кільцевих е) .