Механика / линейные асинхронные машины / Untitled (2)

3.5. ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ЛАД И ЕГО АНАЛОГОВАЯ МОДЕЛЬ

3.5.1. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЛАД

Среди низкоскоростных ЛАД цилиндрические имеют наибо­лее высокие технико-экономические показатели. Принципиальной конструктивной особенностью цилиндрических ЛАД является то, что вторичный элемент заключен внутри первичной части, что не позволяет изготавливать двигатели длинноходовыми.

Главные достоинства цилиндрических ЛАД: отсутствие лобо­вых частей и потерь в них, отсутствие поперечного краевого эф­фекта, геометрическая и электромагнитная симметрия. Послед­нее обстоятельство позволяет сделать воздушный зазор мини-

мально возможным: его выбирают главным образом из мехаим ческих соображений. Только при нарушении геометрической сшн метрии возникает эксцентриситет вторичного элемента и, км следствие, одностороннее магнитное тяжение. I

На рис. 3.13 приведена одна из возможных принципиальнми конструктивных схем двигателя. Вторичный элемент предст

вляет собой ферромагнитный массивный или пустотелый (труба) шток, на котором насажены с тугой посадкой чередующиеся стальные и медные шайбы.

Активный слой выполнен в виде набора элементарных моду­лей, каждый из которых содержит одну (рис. 3.14,а) или две (рис. 3.14,6) катушки и пакеты ферромагнитных пластин-дисков [3.34]. В первом варианте катушка заключена между пакетами ферромагнитных пластин, во втором, напротив, пакет пластин находится между катушками. Особенности рассмотренных моду­лей состоят в следующем: ферромагнитные пластины 4 имеют радиальный вырез, который уменьшает потери на вихревые токи и служит для размещения соединительных частей обмотки; об­мотка 1 наматывается в виде спирали на специально сконструи­рованном намоточном станке, Позволяющем вести намотку в ша­блонах так, что оба выводные конца оказываются снаружи; мо­дули пропитываются кремнийорганическим лаком или запека­ются в эпоксидной смоле, превращаясь в монолит. Толщина мо­дуля в минимальном варианте может составлять 2—3 мм. Для изоляции обмотки 1 от ферромагнитных участков и зазора слу­жат пазовые прокладки (шайбы) 3 и кольцо 2. Все свободное пространство в зоне катушки заполняется клеящим составом 5.

В процессе дальнейшего совершенствования была разрабо- .тана технология намотки на полуавтоматическом станке модуля, содержащего катушки трех фаз одной пары полюсов. Таким образом возник конструктивный элемент (модуль) с характер­ными функциональными свойствами, обладающий конструктив­ной и технологической самостоятельностью.

Ввиду простоты технологических операций процесс сборки активного слоя легко автоматизируется. Сборка ведется на тех­нологической оправке, модули стягиваются при помощи гайки и винта до расчетного размера. Все выводные концы катушек выстраиваются в одну линию по образующей цилиндра внешней поверхности активного слоя. Путем пайки на печатной соедини­тельной плате катушки соединяют в соответствии со схемой об­мотки.

Оригинальной для ЛАД является и конструкция внешнего ярма (см. рис. 3.13). Любые предлагавшиеся ранее конструкции ярма, шихтованного в плоскостях, проходящих параллельно главной оси машины, практически выполнить трудно, технология их изготовления оказывается сложнее технологии изготовления главных элементов машины. Кроме того, такие ярма занимали обычно только часть объема, окружающего активный слой, и вносили заметную асимметрию в электромагнитное поле. В опи­сываемой конструкции внешнее ярмо наматывается из рулонной стали, а затем вдоль образующей внешнего цилиндра делается прорезь для выводов обмотки и снижения потерь на вихревые токи. Вся конструкция заключается в корпус (на рис. 3.13 н

е

показан). Возникавшее опасение относительно повышенных терь в предложенной конструкции ярма было рассеяно сп ально поставленным теоретическим и экспериментальным ис дованием [3.35].

На рис. 3.15 показан внешний вид опытно-промышленн образца цилиндрического ЛАД. На фотографии видны ребра лаждения, выполненные на корпусе путем литья. Хорошими тями для отвода тепла являются также ферромагнитные ша* «пронизывающие» обмотку активного слоя.

Определенная трудность возникает при конструироЕ подшипникового узла цилиндрических ЛАД. Самым простым шением является применение подшипников скольжения, ра» поверхность которых выполнена из современных устой против истирания полимерных материалов. Для уменьшения роховатости поверхности вторичный элемент после шли^ (в сборе) можно хромировать. Возможно также приме^- подшипников качения, размещенных в вершинах равносто; го треугольника с каждого торца машины.

3.5.2. МОДЕЛЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ЛАД И ВЫВОД

ОСНОВНЫХ УРАВНЕНИЙ

На рис. 3.16 представлена многослойная модель обоб~ конструкции цилиндрического ЛАД, содержащая произ число ортотропных слоев внутри активного слоя А и пр

9

2

Рис. 3.16. Многослойная модель цилиндрического ЛАД

ЧАД

овышенных по- 1ассеяно специ- гальным иссле-

[ромышленного идны ребра ох- Хорошими пу- нитные шайбы,

нструировании 1М простым ре­шения, рабочая х устойчивых «еньшения ше- ;ле шлифовки е применение авносторонне-

ь обобщенной произвольное и произволь-

ное число слоев снаружи этого слоя. Область п' безгранична (окружающее двигатель воздушное пространство). Модель счи­тается бесконечно длинной (в направлении координаты г); огра­ниченную протяженность реальной машины при необходимости можно учесть, вводя в расчет усилия коэффициент продольного краевого эффекта кСторонние токи замыкаются по концен­трическим окружностям активного слоя и имеют только <р-ю составляющую. Закон изменения стороннего тока определяется мнимой частью комплекса

(3.75)

В общем случае каждая область характеризуется усреднен­ными свойствами в направлении координатных осей.

Электромагнитное поле в бесконечно длинной модели пред­ставляет собой бегущую монохроматическую волну. Поток энер­гии, пересекающей границы областей, следы которых показаны на рис. 3.16 в виде концентрических окружностей, может быть определен при помощи амплитуд тангенциальных напряженно- стей электрического Е_т и магнитного Н_т полей, причем электри­ческая напряженность Е имеет всего одну ф-ю составляющую;