Разработка вентильных двигателей с постоянными магнитами на базе штампа статора реактивной машины
Рассмотрена возможность производства вентильных двигателей с постоянными магнитами при использовании штампов статора вентильно-реактивного двигателя. Розглянуто можливість виробництва вентильних двигунів з постійними магнітами при використанні штампів статора вентильно-реактивного двигуна. A feasibi...
Saved in:
| Published in: | Електротехніка і електромеханіка |
|---|---|
| Date: | 2008 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143002 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Разработка вентильных двигателей с постоянными магнитами на базе штампа статора реактивной машины / И.Н. Радимов, В.В. Рымша, М.В. Гулый, З.П. Процина, Чан Тхи Тху Хыонг // Електротехніка і електромеханіка. — 2008. — № 1. — С. 41-43. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-143002 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Радимов, И.Н. Рымша, В.В. Гулый, М.В. Процина, З.П. Чан Тхи Тху Хыонг 2018-10-22T16:04:17Z 2018-10-22T16:04:17Z 2008 Разработка вентильных двигателей с постоянными магнитами на базе штампа статора реактивной машины / И.Н. Радимов, В.В. Рымша, М.В. Гулый, З.П. Процина, Чан Тхи Тху Хыонг // Електротехніка і електромеханіка. — 2008. — № 1. — С. 41-43. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. 2074-272X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143002 621.313.13 Рассмотрена возможность производства вентильных двигателей с постоянными магнитами при использовании штампов статора вентильно-реактивного двигателя. Розглянуто можливість виробництва вентильних двигунів з постійними магнітами при використанні штампів статора вентильно-реактивного двигуна. A feasibility of manufacturing brushless DC motors with permanent magnets on the basis of a switched reluctance motor stator die is considered. ru Інститут технічних проблем магнетизму НАН України Електротехніка і електромеханіка Електричні машини та апарати Разработка вентильных двигателей с постоянными магнитами на базе штампа статора реактивной машины Development of brushless DC motors with permanent magnets on the basis of a switched reluctance motor stator die Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Разработка вентильных двигателей с постоянными магнитами на базе штампа статора реактивной машины |
| spellingShingle |
Разработка вентильных двигателей с постоянными магнитами на базе штампа статора реактивной машины Радимов, И.Н. Рымша, В.В. Гулый, М.В. Процина, З.П. Чан Тхи Тху Хыонг Електричні машини та апарати |
| title_short |
Разработка вентильных двигателей с постоянными магнитами на базе штампа статора реактивной машины |
| title_full |
Разработка вентильных двигателей с постоянными магнитами на базе штампа статора реактивной машины |
| title_fullStr |
Разработка вентильных двигателей с постоянными магнитами на базе штампа статора реактивной машины |
| title_full_unstemmed |
Разработка вентильных двигателей с постоянными магнитами на базе штампа статора реактивной машины |
| title_sort |
разработка вентильных двигателей с постоянными магнитами на базе штампа статора реактивной машины |
| author |
Радимов, И.Н. Рымша, В.В. Гулый, М.В. Процина, З.П. Чан Тхи Тху Хыонг |
| author_facet |
Радимов, И.Н. Рымша, В.В. Гулый, М.В. Процина, З.П. Чан Тхи Тху Хыонг |
| topic |
Електричні машини та апарати |
| topic_facet |
Електричні машини та апарати |
| publishDate |
2008 |
| language |
Russian |
| container_title |
Електротехніка і електромеханіка |
| publisher |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Development of brushless DC motors with permanent magnets on the basis of a switched reluctance motor stator die |
| description |
Рассмотрена возможность производства вентильных двигателей с постоянными магнитами при использовании штампов статора вентильно-реактивного двигателя.
Розглянуто можливість виробництва вентильних двигунів з постійними магнітами при використанні штампів статора вентильно-реактивного двигуна.
A feasibility of manufacturing brushless DC motors with permanent magnets on the basis of a switched reluctance motor stator die is considered.
|
| issn |
2074-272X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143002 |
| citation_txt |
Разработка вентильных двигателей с постоянными магнитами на базе штампа статора реактивной машины / И.Н. Радимов, В.В. Рымша, М.В. Гулый, З.П. Процина, Чан Тхи Тху Хыонг // Електротехніка і електромеханіка. — 2008. — № 1. — С. 41-43. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT radimovin razrabotkaventilʹnyhdvigateleispostoânnymimagnitaminabazeštampastatorareaktivnoimašiny AT rymšavv razrabotkaventilʹnyhdvigateleispostoânnymimagnitaminabazeštampastatorareaktivnoimašiny AT gulyimv razrabotkaventilʹnyhdvigateleispostoânnymimagnitaminabazeštampastatorareaktivnoimašiny AT procinazp razrabotkaventilʹnyhdvigateleispostoânnymimagnitaminabazeštampastatorareaktivnoimašiny AT čanthithuhyong razrabotkaventilʹnyhdvigateleispostoânnymimagnitaminabazeštampastatorareaktivnoimašiny AT radimovin developmentofbrushlessdcmotorswithpermanentmagnetsonthebasisofaswitchedreluctancemotorstatordie AT rymšavv developmentofbrushlessdcmotorswithpermanentmagnetsonthebasisofaswitchedreluctancemotorstatordie AT gulyimv developmentofbrushlessdcmotorswithpermanentmagnetsonthebasisofaswitchedreluctancemotorstatordie AT procinazp developmentofbrushlessdcmotorswithpermanentmagnetsonthebasisofaswitchedreluctancemotorstatordie AT čanthithuhyong developmentofbrushlessdcmotorswithpermanentmagnetsonthebasisofaswitchedreluctancemotorstatordie |
| first_indexed |
2025-11-24T04:35:42Z |
| last_indexed |
2025-11-24T04:35:42Z |
| _version_ |
1850843041525399552 |
| fulltext |
Електротехніка і Електромеханіка. 2008. №1 41
УДК 621.313.13
РАЗРАБОТКА ВЕНТИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ
НА БАЗЕ ШТАМПА СТАТОРА РЕАКТИВНОЙ МАШИНЫ
Радимов И.Н., к.т.н., доц.
ООО "Завод "Электротехника"
Украина, 54028, Николаев, ул. Новозаводская, 19
тел. (048) 738-58-55, E-mail: npo@omsp.od.ua
Рымша В.В., д.т.н., проф., Гулый М.В., Процина З.П., Чан Тхи Тху Хыонг,
Одесский национальный политехнический университет
Украина, 65044, Одесса, пр. Шевченко, 1, ИЭЭ, кафедра электрических машин
тел. (048) 738-58-55, E-mail: rimsha@omsp.od.ua
Розглянуто можливість виробництва вентильних двигунів з постійними магнітами при використанні штампів ста-
тора вентильно-реактивного двигуна.
Рассмотрена возможность производства вентильных двигателей с постоянными магнитами при использовании
штампов статора вентильно-реактивного двигателя.
Завод "Электротехника" (г. Николаев), до недав-
него времени специализировавшийся на выпуске
асинхронных электродвигателей малой мощности, в
этом году приступил к серийному выпуску новой
продукции - регулируемых вентильно-реактивных
двигателей (ВРД). На сегодняшний день освоено про-
изводство двух типоразмером ВРД – с внешним диа-
метром 57 мм и 84 мм. В то же время одними из наи-
более востребованных сегодня на рынке являются
вентильные двигатели с постоянными магнитами
(ВДПМ), обладающие, по сравнению с ВРД, лучшими
рабочими характеристиками [1]. Производство ВДПМ
в Украине практически отсутствует. Поэтому одной
из задач, стоящих перед заводом "Электротехника",
является освоение серийного выпуска ВДПМ. Учиты-
вая, что штампы для вырубки листов статора и ротора
ВРД уже готовы, для снижения себестоимости произ-
водства ВДПМ предлагается использовать готовые
листы статора ВРД. Основной проблемой реализации
ВДПМ в этом случае является прогнозируемое ожи-
дание больших реактивных моментов, связанных с
явнополюсной структурой статора ВРД. Исходя их
этого, на примере двигателя с внешним диаметром
57 мм, оценим величину паразитных реактивных мо-
ментов и рассмотрим меры по снижению их влияния
на результирующий электромагнитный момент.
Исходная вырубка листа статора ВРД имеет 8
зубцов ( 81 =Z ). При таком числе зубцов (пазов) стато-
ра для ВДПМ выполнима обмотка с числом фаз 2=m .
Число полюсов ротора принято 62 =p . При этом со-
блюдается симметрия обмотки статора, имеющей
дробное число пазов на полюс и фазу:
3
2
2
1 =
⋅
=
mp
Zq .
Шаг обмотки по пазам: 131322 =−⋅=ε−⋅= qmy ,
т.е. обмотка выполняется сосредоточенной катушечной
с минимальными по длине лобовыми частями, как и
обмотка статора ВРД (рис. 1).
Основные геометрические размеры исследуемо-
го ВДПМ приведены в табл. 1.
Коммутация фаз ВДПМ производится с исполь-
зованием силового транзисторного инвертора, по-
строенного по схеме трехфазного моста (рис. 2).
Порядок включения транзисторов при повороте
ротора на 360 электрических градусов (120 механиче-
ских градусов) в одном направлении приведен в табл. 2.
N
+А
+А
+А
- А
-А
- А
- А
+В
+В
+В
+В
-В
- В
- В
-В
S
N
N
S
S
+А
Рис. 1
Q1 Q3 Q5
Q2 Q4 Q6
A x y B
C
+
Рис. 2
Таблица 1
Внешний диаметр статора, мм 57
Внутренний диаметр статора, мм 29
Длина активной части, мм 28
Воздушный зазор, мм 0,6
Высота магнита, мм 4,5
Длина полюсной дуги статора, гр. 45
Таблица 2
Такты
коммутации
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6
1 + +
2 + +
3 + +
4 + +
42 Електротехніка і Електромеханіка. 2008. №1
На роторе располагаются постоянные магниты
из композиции NdFeB.
Рассматриваемый статор ВДПМ имеет открытые
пазы, что приводит к неравномерному распределению
магнитного поля и возникновению реактивного момен-
та. На рис. 3 приведено распределение магнитного поля,
созданного постоянными магнитами (холостой ход).
Рис. 3
Зависимости электромагнитного момента М от
угла поворота ротора Θ при холостом ходе и наличии
тока в одной из фаз статора при суммарной МДС ка-
тушки фазы, равной 70 А, показаны на рис. 4.
-0.24
-0.2
-0.16
-0.12
-0.08
-0.04
0
0.04
0.08
0.12
0.16
0.2
0.24
0 7.5 15 22.5 30 37.5 45 52.5 60 67.5 75 82.5 90 97.5 105 112.5 120
мНМ ⋅,
., грΘ
Ток в обмотке статора
Холостой ход
Рис. 4
Из рис. 4 видно, что пульсации момента с перио-
дом приблизительно 7,5 механических градусов,
имеющие место при холостом ходе, практически по-
вторяются в кривой изменения момента при наличии
тока в обмотке статора. Следовательно, подавление
пульсаций момента при холостом ходе обеспечит
улучшение формы кривой момента при наличии тока
в статоре и ее приближение к синусоидальной форме.
Для решения данной задачи возможно применение
различных способов уменьшения уровня пульсаций
реактивного момента.
Исходя из имеющихся на заводе "Электротехни-
ка" технологических возможностей ограничимся рас-
смотрением следующих:
- скос пазов статора;
- сдвиг магнитов на половине активной длины
машины.
Скос пазов, с одной стороны, является одним из
наиболее эффективных способов уменьшения пульса-
ций электромагнитного момента. С другой стороны
этот способ приводит к усложнению технологии про-
изводства электродвигателя и, соответственно, к уве-
личению его стоимости.
Расчеты электромагнитного момента ВДПМ при
углах скоса пазов статора от 4 до 8 градусов показали,
что хорошее сглаживание пульсаций наблюдается при
углах, близких к 7,5 градусам, а уменьшение либо
увеличение угла скоса от 7,5 градусов приводит к
ухудшению формы электромагнитного момента.
На рис. 5 приведены результаты расчета элек-
тромагнитного момента ВДПМ при холостом ходе, а
на рис. 6 – при наличии тока в обмотке статора, при
прямых пазах статора и при скосе пазов на угол 6 гра-
дусов, иллюстрирующие эффект применения скоса
пазов статора.
В результате скоса пазов удалось более чем в 16
раз снизить амплитуду пульсаций электромагнитного
момента на холостом ходу и, тем самым, обеспечить
хорошее приближение к синусоиде также и момента
при наличии тока в обмотке статора.
Следующей техникой, обеспечивающей сниже-
ние пульсаций электромагнитного момента, является
сдвиг магнитов на роторе в несколько ступеней. Нами
рассмотрен наиболее простой случай – двухступенча-
тый сдвиг на угол 3,75 градуса (рис. 7).
Принципиально возможно увеличение числа
ступеней, но технологически это трудно выполнимо.
-0.02
-0.018
-0.016
-0.014
-0.012
-0.01
-0.008
-0.006
-0.004
-0.002
0
0.002
0.004
0.006
0.008
0.01
0.012
0.014
0.016
0.018
0.02
0 7.5 15 22.5 30 37.5 45 52.5 60 67.5 75 82.5 90 97.5 105 112.5 120
мНМ ⋅,
., грΘ
Прямые пазы статора
Скос пазов на 7,5 гр.
Рис. 5
-0.24
-0.2
-0.16
-0.12
-0.08
-0.04
0
0.04
0.08
0.12
0.16
0.2
0.24
0 7.5 15 22.5 30 37.5 45 52.5 60 67.5 75 82.5 90 97.5 105 112.5 120
мНМ ⋅,
., грΘ
Прямые пазы статора
Скос пазов на 7,5 гр.
Рис. 6
Рис. 7
Електротехніка і Електромеханіка. 2008. №1 43
Иллюстрацией воздействия двухступенчатого
сдвига на изменение формы момента при холостом
ходе являются данные рис. 8, а при наличии тока в
обмотке статора – данные рис. 9.
-0.02
-0.018
-0.016
-0.014
-0.012
-0.01
-0.008
-0.006
-0.004
-0.002
0
0.002
0.004
0.006
0.008
0.01
0.012
0.014
0.016
0.018
0.02
0 7.5 15 22.5 30 37.5 45 52.5 60 67.5 75 82.5 90 97.5 105 112.5 120
мНМ ⋅,
., грΘ
Прямые пазы статора
Сдвиг магнитов
Рис. 8
-0.24
-0.2
-0.16
-0.12
-0.08
-0.04
0
0.04
0.08
0.12
0.16
0.2
0.24
0 7.5 15 22.5 30 37.5 45 52.5 60 67.5 75 82.5 90 97.5 105 112.5 120
мНМ ⋅,
., грΘ
Прямые пазы статора
Сдвиг магнитов
Рис. 9
Двухступенчатый сдвиг магнитов на роторе ока-
зывается менее эффективным по сравнению со скосом
пазов статора и уменьшает амплитуду пульсаций элек-
тромагнитного момента на холостом ходу лишь в 8 раз.
Кроме того, форма этого момента далека от синусои-
дальной, что затрудняет устойчивую работу двигателя
в зоне низких скоростей при малых нагрузках на валу.
Полученные теоретические результаты позволили
спроектировать и изготовить ВДПМ с использованием
листов статора ВРД, в котором выполнен скос пазов на
6 градусов. Внешний вид двигателя показан на рис. 10.
Рис. 10
При проведении испытаний электропривода с
изготовленным ВДПМ были определены рабочие ха-
рактеристики электропривода, а именно: механиче-
ская характеристика )(Mf=ω (рис. 11), зависимость
тока электропривода от момента )(MfI = (рис. 12) и
зависимость КПД электропривода от момента
)(Mf=η (рис. 13).
0
40
80
120
160
200
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35мНM ⋅,
1, −ω с
Рис. 11
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
AI ,
мНM ⋅,
Рис. 12
Характеристики снимались при напряжении ис-
точника питания В24=dU и без регулирования ско-
рости.
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
.., еоη
мНM ⋅,
Рис. 13
По результатам испытаний установлены номи-
нальные значения скорости 1
НОМ с140 −=ω , тока
электропривода А2=I . При этом 58,0НОМ =η , а
при нагрузке, равной 0,75 от номинальной, 615,0=η .
Полученные экспериментальные результаты сви-
детельствуют об успешной реализации сформулиро-
ванной в данной статье научно-практической задачи.
Итоговым выводом по представленным мате-
риалам может служить следующее: использование
уже имеющихся штампов статора, разработанных для
ВРД, позволяет, при выполнении скоса зубцовой зо-
ны, производить ВДПМ с хорошими рабочими свой-
ствами и, тем самым, расширить номенклатуру вы-
пускаемых бесконтактных электроприводов на заводе
"Электротехника" при относительно невысоких до-
полнительных капиталовложениях.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Антонов А.Е., Радимов И.Н., Рымша В.В. Сопостави-
тельный анализ вентильных двигателей с пассивным и
активным ротором // Праці ІЕД НАН України. Електро-
динаміка: Зб. наук. пр. – 2005. № 1(10). – С. 53-56.
Поступила 30.08.2007
|