Розмір шрифту: 

В даній роботі досліджуються торцеві асинхронні двигуни (ТАД) та торцеві дугостаторні асинхронні двигуни (ТДАД) з дисковими масивними феромагнітними роторами з електропровідним покриттям. Така конструкція двигунів має свої переваги: малу осеву відстань, можливість модульного виконання – кілька роторів та статорів, проста конструкція ротора, регулювання величини повітряних проміжків, можливість суміщення дискових роторів з робочим тілом – наприклад розробка корморізки для сільського господарства з ріжучим механізмом, який одночасно виконує роль дискового масивного ротора.

Метод розрахунку торцевих двигунів з масивним однорідним ротором представлено в [1]. Встановлено, що виконання ротора з феромагнітного матеріалу, електропровідність якого є порядку 5×10⁶ См/м, не досягає необхідних оптимальних величин енергетичних показників. Для підвищення силових характеристик, ККД бажаним є виконання ротора з електропровідного матеріалу (сплави міді чи алюмінію), що має вище, ніж сталь, значення електропровідності. Причому оптимальна товщина електропровідного матеріалу сягає кількох мм. [1]. Але виконання ротора такої товщини неможливо через незначну механічну міцність. Крім того, занадто велика товщина ротора з міді чи алюмінію призводить до еквівалентного збільшення немагнітного проміжку двигуна.

Розробка ТДАД і ТАД з масивними дисковими біметалевими роторами, коли несучою частиною ротора виступає сталевий феромагнітний диск з електропровідним покриттям, дозволяє отримати більш стійку до руйнування конструкцію, при якій підбирається оптимальна електропровідність ротора шляхом варіювання товщини металевого електропровідного покриття незалежно від величини несучої феромагнітної частини. Також до переваг можна віднести те, що при певній товщині феромагнітної частини взаємний вплив протилежних статорів буде відсутній, а тому виникає можливість відключення одного статора при зменшенні навантаження на валу. Тому питання вибору товщини феромагнітної частини для фізичної стійкості ротора та товщини немагнітного електропровідного покриття для отримання оптимального співвідношення електропровідності та величини немагнітного проміжку є актуальним.

Метою роботи є дослідження загасання магнітного поля у масивних феромагнітних роторах з електропровідним покриттям торцевих дугостаторних асинхронних двигунів.

Особливістю розрахунку торцевих дугостаторних двигунів є те, що необхідно створювати тривимірну модель розподілу магнітного поля. Це можна зробити відомим методом скінченних елементів (МСЕ) для тривимірного моделювання. Але така модель вимагає великої потужності обчислювальної техніки та розробки складного програмного продукту, або використання відомих дороговартісних програм тривимірного моделювання магнітних полів. Оскільки дисковий ротор є масивним, то поставлену задачу можна вирішити з застосуванням аналітичного методу інтегральних перетворень рівняння магнітного поля [1], що має переваги над МСЕ в швидкості розрахунку, наприклад, в MathCad. Адекватність використаного аналітичного методу розрахунку досліджувалась в [2].

Приклад розрахунку електромагнітного поля з багатошаровим комбінованим ротором наведено на рис. 1 у вигляді розподілу магнітної

індукції по товщині зазору між статорами. Приклади розрахунку виконані для режиму живлення ТАД від лінійної напруги джерела живлення в припущенні постійної заданої магнітної проникності в феромагнітному шарі. Встановлено, що при збереженні основних конструктивних розмірів ТАД більша потужність досягається із використанням більшої товщини феромагнітного шару (10 мм порівняно з 2 мм).