Сравнительный анализ конструктивных модификаций электрогенератора малой мощности с постоянными магнитами и явнополюсным статором

Приведены результаты сравнительного расчета магнитного поля и электромагнитного момента электрогенераторов с постоянными магнитами и явно выраженными полюсами на статоре. При этом исследуются два типа конструктивных модификаций ротора – с тангенциальным и радиальным намагничиванием постоянных магнит...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2013
1. Verfasser:	Гребеников, В.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут електродинаміки НАН України 2013
Schriftenreihe:	Технічна електродинаміка
Schlagworte:	Електромеханічне перетворення енергії
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62297
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Сравнительный анализ конструктивных модификаций электрогенератора малой мощности с постоянными магнитами и явнополюсным статором / В.В. Гребеников // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 2. — С. 64–68. — Бібліогр.: 7 назв. — pос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-62297
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-622972025-02-09T14:33:31Z Сравнительный анализ конструктивных модификаций электрогенератора малой мощности с постоянными магнитами и явнополюсным статором Порівняльний аналіз конструктивних модифікацій електрогенератора малої потужності з постійними магнітами і явнополюсним статором The comparative analysis of low power electric generators with a permanent magnets and salient pole stator design modifications Гребеников, В.В. Електромеханічне перетворення енергії Приведены результаты сравнительного расчета магнитного поля и электромагнитного момента электрогенераторов с постоянными магнитами и явно выраженными полюсами на статоре. При этом исследуются два типа конструктивных модификаций ротора – с тангенциальным и радиальным намагничиванием постоянных магнитов. Также для двух конструктивных модификаций электрогенераторов проведены оптимизационные расчеты при вариации наружного радиуса ротора, толщины полюсных наконечников статора и размеров постоянных магнитов. Показано, что при одинаковых внешних габаритах лучшим по величине тормозного момента является электрогенератор с тангенциальным намагничиванием постоянных магнитов. Наведено результати порівняльного розрахунку магнітного поля і електромагнітного моменту електрогенераторів з постійними магнітами і явно вираженими полюсами на статорі. При цьому досліджуються два типи конструктивних модифікацій ротора − з тангенціальним і радіальним намагнічуванням постійних магнітів. Також для двох конструктивних модифікацій електрогенераторів проведені оптимізаційні розрахунки при варіації зовнішнього радіуса ротора, товщини полюсних наконечників статора та розмірів постійних магнітів. Показано, що при однакових зовнішніх габаритах кращим за величиною гальмівного моменту є електрогенератор з тангенціальним намагнічуванням постійних магнітів. Comparative calculation results of magnetic fields and electromagnetic torque of electric generators with permanent magnets and salient poles on the stator are shown in this article. Two types of structural modifications of the rotor - with tangential and radial magnetization of permanent magnets are being studied as well. Also optimization calculations based on variations of the outer radius of the rotor, the pole tips thickness of the stator and size of permanent magnets for two structural modifications of electric generators are carried out. It is shown, when there are the same external dimensions, the best one according to the value of braking torque is the electric generator with tangential magnetization of permanent magnets. 2013 Article Сравнительный анализ конструктивных модификаций электрогенератора малой мощности с постоянными магнитами и явнополюсным статором / В.В. Гребеников // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 2. — С. 64–68. — Бібліогр.: 7 назв. — pос. 1607-7970 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62297 621.313.17 ru Технічна електродинаміка application/pdf Інститут електродинаміки НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Електромеханічне перетворення енергії Електромеханічне перетворення енергії
spellingShingle	Електромеханічне перетворення енергії Електромеханічне перетворення енергії Гребеников, В.В. Сравнительный анализ конструктивных модификаций электрогенератора малой мощности с постоянными магнитами и явнополюсным статором Технічна електродинаміка
description	Приведены результаты сравнительного расчета магнитного поля и электромагнитного момента электрогенераторов с постоянными магнитами и явно выраженными полюсами на статоре. При этом исследуются два типа конструктивных модификаций ротора – с тангенциальным и радиальным намагничиванием постоянных магнитов. Также для двух конструктивных модификаций электрогенераторов проведены оптимизационные расчеты при вариации наружного радиуса ротора, толщины полюсных наконечников статора и размеров постоянных магнитов. Показано, что при одинаковых внешних габаритах лучшим по величине тормозного момента является электрогенератор с тангенциальным намагничиванием постоянных магнитов.
format	Article
author	Гребеников, В.В.
author_facet	Гребеников, В.В.
author_sort	Гребеников, В.В.
title	Сравнительный анализ конструктивных модификаций электрогенератора малой мощности с постоянными магнитами и явнополюсным статором
title_short	Сравнительный анализ конструктивных модификаций электрогенератора малой мощности с постоянными магнитами и явнополюсным статором
title_full	Сравнительный анализ конструктивных модификаций электрогенератора малой мощности с постоянными магнитами и явнополюсным статором
title_fullStr	Сравнительный анализ конструктивных модификаций электрогенератора малой мощности с постоянными магнитами и явнополюсным статором
title_full_unstemmed	Сравнительный анализ конструктивных модификаций электрогенератора малой мощности с постоянными магнитами и явнополюсным статором
title_sort	сравнительный анализ конструктивных модификаций электрогенератора малой мощности с постоянными магнитами и явнополюсным статором
publisher	Інститут електродинаміки НАН України
publishDate	2013
topic_facet	Електромеханічне перетворення енергії
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62297
citation_txt	Сравнительный анализ конструктивных модификаций электрогенератора малой мощности с постоянными магнитами и явнополюсным статором / В.В. Гребеников // Технічна електродинаміка. — 2013. — № 2. — С. 64–68. — Бібліогр.: 7 назв. — pос.
series	Технічна електродинаміка
work_keys_str_mv	AT grebenikovvv sravnitelʹnyjanalizkonstruktivnyhmodifikacijélektrogeneratoramalojmoŝnostispostoânnymimagnitamiiâvnopolûsnymstatorom AT grebenikovvv porívnâlʹnijanalízkonstruktivnihmodifíkacíjelektrogeneratoramaloípotužnostízpostíjnimimagnítamiíâvnopolûsnimstatorom AT grebenikovvv thecomparativeanalysisoflowpowerelectricgeneratorswithapermanentmagnetsandsalientpolestatordesignmodifications
first_indexed	2025-11-26T22:35:13Z
last_indexed	2025-11-26T22:35:13Z
_version_	1849894129435148288
fulltext	64 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 2 УДК 621.313.17 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ МОДИФИКАЦИЙ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРА МАЛОЙ МОЩНОСТИ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ И ЯВНОПОЛЮСНЫМ СТАТОРОМ В.В.Гребеников, канд.техн.наук Институт электродинамики НАН Украины, пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина, e-mail: elm1153@gmail.com Приведены результаты сравнительного расчета магнитного поля и электромагнитного момента электрогене- раторов с постоянными магнитами и явно выраженными полюсами на статоре. При этом исследуются два ти- па конструктивных модификаций ротора – с тангенциальным и радиальным намагничиванием постоянных маг- нитов. Также для двух конструктивных модификаций электрогенераторов проведены оптимизационные расче- ты при вариации наружного радиуса ротора, толщины полюсных наконечников статора и размеров постоянных магнитов. Показано, что при одинаковых внешних габаритах лучшим по величине тормозного момента является электрогенератор с тангенциальным намагничиванием постоянных магнитов. Библ. 7, рис. 5. Ключевые слова: электрогенератор, постоянные магниты, электромагнитный момент. Рост цен на основные источники энергии, ухудшение экологической обстановки все острее ставят вопрос об использовании альтернативных источников энергоресурсов (энергии ветра, солнца, поверхностных вод и др.). Для удаленных от энергосетей объектов небольшой мощности оптималь- ными являются автономные системы энергоснабжения с применением аккумуляторов-накопителей электроэнергии. При этом для электроснабжения многих потребителей, например, оборудования на- вигационных буев, освещения рекламных щитов, устанавливаемых вдали от населенных пунктов, до- статочно мощности 300÷500 Вт [5]. В подобных случаях целесообразно применять ветроустановки с вертикальной осью вращения, которые обладают рядом преимуществ: независимость работы от направ- ления ветрового потока, возможность размещения электрогенератора в основании ветроустановки, уменьшение шума и вибраций и т.д. Следует также отметить, что в последнее десятилетие начали появляться гидротурбины для работы в потоке с небольшой скоростью воды. Для этих целей также можно применять гидротурбины с вертикальной осью вращения (типа ротора Дарье). В Украине имеется много рек со скоростью течения от 0,5 до 1,5 м/сек, кинетическую энергию течения которых можно использовать. К преимуществам гидротурбины с ротором Дарье можно отнести следующее: простота конструкции, удобное соединение с электрогенератором (генератор может быть размещен на верхнем конце вертикального вала над поверхностью воды), малая гидродинамическая шумность [6]. Частота вращения как ветроротора, так и гидроротора малой мощности (300−500 Вт) зависит от диаметра ротора Дарье, скорости ветра или соответственно течения воды и составляет, как правило, около 200−250 об/мин. Для ветро- и гидроэнергетических установок малой мощности чаще всего используются син- хронные электрогенераторы на основе редкоземельных постоянных магнитов (ПМ) [2,5]. Это связано с тем, что частота вращения ротора у электрогенераторов невелика и необходимо применять много- полюсную структуру. Стоимость редкоземельных постоянных магнитов, которые предлагаются се- годня на рынке, весьма значительна. Поэтому при разработке и проектировании электрогенераторов на основе ПМ существенное значение имеет конфигурация магнитной системы, которая должна быть оптимизирована по массе ПМ. Целью данной работы является определение оптимальной конфигурации магнитной системы электрогенератора малой мощности с явнополюсным статором для двух типов конструктивных мо- дификаций ротора – с тангенциальным и радиальным намагничиванием постоянных магнитов. При одинаковых внешних габаритах электрогенераторов варьировались следующие величины: внешний диаметр ротора, толщины полюсных наконечников и размеры постоянных магнитов. Существует большое разнообразие конструктивных исполнений электрических машин с по- стоянными магнитами, в том числе и с явнополюсным статором [1,7]. Предварительные исследова- ния показали, что возможно использовать конфигурацию магнитной системы статора без полюсных наконечников [3], которая позволяет получить ряд преимуществ: для уменьшения трудоемкости ка- © Гребеников В.В., 2013 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 2 65 тушки обмоткок могут изготавливаться отдельно, а затем надеваться на полюсы статора; простота об- мотки якоря повышает ремонтопригодность электрогенератора, т.к. для ремонта достаточно сменить вышедшую из строя катушку; простота конструкции снижает трудоемкость изготовления. На рис. 1 показан сектор электрогенератора с тангенциальным намагничиванием постоянных магнитов. Статор электрогенератора имеет наружный радиус, равный Rse=79 мм, а аксиальная длина статора и ротора равна lFe=100 мм. Такие же габариты имеет и ранее исследованная электрическая машина с зубцово-пазовым статором и ПМ на роторе [4]. Обмотки статора – катушечные, шесть катушек статора образуют трехфазную систему, число полюсов (зубцов) статора Zs=6, а число полюсов ротора 2p=8. Ротор состоит из восьми ПМ, закрепленных между ферромагнитными концентраторами, которые, в свою очередь, крепятся к немагнитному валу. Ферромагнитные концентраторы выполнены из конструкционной стали марки СТ20, статор выполнен шихтованным из электротехнической стали марки СТ2211. Для уменьшения пульсаций момента ферромагнитные концентраторы имеют скругления. Цель оптимизационных расчетов – определить конфигурацию магнитной системы, при кото- рой достигается максимум тормозного электромагнитного момента. Варьируемыми величинами вы- браны следующие: внутренний радиус статора – Rsi; ширина полюсов – bp. Воздушный зазор между статором и ротором неизменен и во всех оптимизационных расчетах принят равным δ=1 мм. Радиус немагнитного вала выбирается, исходя из его механической прочности, и для данной мощности генератора принят равным Rri=15 мм. Расстояние между ПМ у немагнитного вала выбирается, исходя из технологической возможности закрепления ферромагнитных концентраторов к валу, и равно Lm=3 мм. Радиус скругления ферромагнитных концентраторов принят равным Rk=5 мм. Вычисляемые или зависимые величины: высота ярма статора задается равной ширине полюсов hys=bp, высота полюса вычисляется из соотношения: hp=Rse−hys−Rsi. Ширина bm и высота hm ПМ, наружный диаметр ротора Rr также однозначно определяются из остальных зависимых и независимых величин. Моделирование магнитостатики осуществлялось в ли- цензионном программном пакете ELCUT 5.6. Во всех расче- тах коэрцитивная сила ПМ задавалась равной HcB=890000 кА/м, остаточная индукция Br=1,15 Тл, магнитная проницае- мость ПМ принята равной − µпм=1,03; магнитопровод статора – сталь СТ2211 (с учетом нелинейности кривой намагничи- вания); ферромагнитные концентраторы – конструкционная сталь СТ20 (с учетом нелинейности). Расчеты магнитостатики вы-полнялись для момента времени, когда ток в фазе А макси- мальный и условно положительный, а в фазах В и С − вдвое меньше и условно отрицательный. С учетом коэффициента за- полнения паза, равного KQ=0,5, плотность тока в фазе А зада- валась равной JA =5 А/мм2, а в фазах В и С − соответственно JB=JC= −2,5 А/мм2. Зависимость электромагнитного момента от угла пово- рота ротора при нагружении генератора имеет два нулевых значения: в положении устойчивого магнитного равновесия (поле соответствующих полюсов ротора направлено согласно с полем возбужденных фаз статора) и в положении неустойчивого магнитного равновесия (поле соответствующих полюсов ротора направ- лено встречно с полем возбужденных фаз статора). Для 8-ми полюсного генератора этот диапазон равен 45° (геометрическим градусам). Максимум тормозного электромагнитного момента, как пра- вило, находится посередине между этими положениями. Поэтому при оптимизационных расчетах именно это положение ротора было принято за исходное, т.е. при вариации размеров внутреннего радиуса статора Rsi=45÷55 мм с шагом равным ΔR=1 мм и ширины полюсов статора bp=8÷14 мм с шагом равным Δb=2 мм электромагнитный момент вычислялся при θ =22,5°. На рис. 2, а показаны результаты расчетов при определении оптимальной геометрии магнит- ной системы: зависимость тормозного электромагнитного момента при нагружении генератора от внутреннего радиуса статора (Rsi) для нескольких значений ширины полюсов (bp). Следует отметить, что при увеличении внутреннего радиуса статора увеличиваются размеры и, соответственно, масса магнитов, но уменьшается сечение катушек, поэтому в кривых момента есть точка оптимума, при ко- торой достигается максимум момента. При варьировании ширины полюсов при их малой величине происходит насыщение железа статора, и момент имеет меньшие значения, однако при увеличении Рис. 1 66 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 2 ширины полюсов насыщение железа статора уменьшается, но при этом и уменьшается сечение кату- шек статора. Поэтому при изменении ширины полюсов в кривой момента также есть точка оптимума. На рис 2, а показана зависимость массы ПМ от наружного радиуса ротора (от ширины полюсов масса ПМ не зависит). Таким образом, оптимальным является вариант при наружном радиусе ротора, равном Rsi=48 мм, и, соответственно, оптимальной толщиной полюсов является bp=12 мм. При этих значениях достигается максимум момента, равный Mopt(tang) =20,2 Нм, масса магнитов при этом равна mopt(tang) =1,3 кг. На рис. 2, б показана картина магнитного поля в поперечном сечении исследуемого генера- тора для оптимальной конфигурации магнитной системы и для случая, когда ротор генератора нахо- дится в положении устойчивого магнитного равновесия. Cтрелками указаны векторы намагничен- ности ПМ. Следует отметить, что для оптимальной конфигурации магнитной системы насыщение железа статора и ротора не наблюдается, средняя индукция в полюсах равна Вр=1,9 Тл. В наиболее насыщенных участках концентраторов индукция равна Вrot =1,8 Тл. На втором этапе численных исследований определялась оптимальная конфигурация магнит- ной системы для ротора с радиальным намагничиванием ПМ (рис. 3). В этой конструктивной моди- фикации при тех же Rse=79 мм, lFe=100 мм ширина полюсов и наружный радиус ротора имеют раз- меры такие же, как для оптимальной конфигурации электрогенератора с тангенциально намагни- ченными ПМ, т.е. bp=12 мм и Rsi=48 мм. В данном случае варьируемыми величинами выбраны сле- дующие: толщина ПМ – hm=3÷12 мм и угол раскрытия магнитов – α=32÷44. Во всех расчетах коэрцитивная сила ПМ, кривые намагничивания сталей, плотность тока в обмотках задавались та- кими же, как и в предыдущем случае, а электромагнитный мо- мент вычислялся при θ =22,5°. На рис. 4, а показаны результаты расчетов оптимальной геометрии магнитной системы с радиально намагниченными ПМ. Показана зависимость электромагнитного момента при нагруже- нии генератора от толщины ПМ (hПМ) для нескольких значений угла раскрытия магнитов (α). Анализируя результаты расчетов, следует отметить, что при малой толщине ПМ их магнитодви- жущая сила (МДС) мала, электромагнитный момент также неве- лик, при увеличении толщины ПМ момент увеличивается, однако при толщине магнитов более hПМ=8 мм происходит насыщение магнитной системы, момент уменьшается. Угол раскрытия магнитов α также влияет на их массу и создаваемую ими МДС, при α>40° момент снижается. На рис. 4, а показана зависимость массы ПМ от их толщины α=40°. Таким образом, оптимальным является вариант при толщине ПМ, равной hПМ=8 мм, и, соответственно, оптимальным углом раскрытия магнитов является α=40°. При этих значениях достигается максимум момента, равный Mopt(rad) =17,7 Нм, масса магнитов при этом равна mopt(rad)=1,45 кг. а б Рис. 2 Рис. 3 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 2 67 На рис. 4, б показана картина магнитного поля в поперечном сечении генератора с радиально намагниченными ПМ для оптимальной конфигурации магнитной системы и для случая, когда ротор генератора находится в положении устойчивого магнитного равновесия. Векторы намагниченности ПМ указаны стрелками. Для этой модификации магнитной системы насыщение железа статора и ротора еще меньше, чем в предыдущей. Средняя индукция в полюсах статора равна Вр=1,7 Тл. В наиболее насыщенных участках ротора индукция не превышает Вrot=0,8 Тл. Таким образом, результаты чис- ленных исследований показали, что при одинаковых габаритах статора конструкция магнитной системы с тангенциальным намагничиванием ПМ (рис. 1) является предпочтительней по сравнению с конструкцией с радиальным намагничиванием ПМ (рис. 3). Для первого варианта конструкции электромагнитный мо- мент генератора оказался примерно на 14% больше, чем у второго варианта, при этом масса магнитов у первого варианта примерно на 10% меньше. Это связано, в первую очередь, с тем, что в модификации ротора с тангенциальным намагни- чиванием ПМ за счет ферромагнитных концентраторов удается получить эффект концентрации маг- нитного потока, создаваемого ПМ. Причем, этот эффект может быть еще большим при минимальной величине Lm между ПМ у немагнитного вала, однако по технологическим соображениям эта величи- на не может быть меньше 3 мм (ферромагнитные концентраторы должны крепиться к немагнитному валу с помощью винтов). Вышесказанное иллюстрирует рис. 5, на котором показана кривая распреде- ления нормальной (радиальной) компоненты магнитной индукции B=f(θ) по центру воздушного за- зора в пределах одного полюсного деления τ для двух рассмотренных конструктивных модификаций ротора генератора. Распределение магнитной индукции в воздушном зазоре зависит от конфигурации магнитной системы ротора: для модификации с тангенциальным намагничиванием ПМ максимальное значение нормальной компоненты магнитной индукции существенно выше, чем для модификации с радиальным намагничиванием, и график распределения нор- мальной компоненты магнитной индукции имеет меньше экстре- мумов. Графики распределения магнитной индукции в пределах одного полюсного деления приведены для случая, когда ротор находится в положении устойчивого магнитного равновесия, но аналогичная тенденция сохраняется и для всех других положений ротора относительно статора. Таким образом, для оптимизированной конструктивной модификации электрогенератора с тангенциальным намагничива- нием ПМ достигается максимум момента Mopt(tang)=20,2 Нм, а зна- чит, расчетное значение максимальной мощности генератора при частоте вращения n=250 об/мин, составит примерно Ррас=500 Вт. Выводы. Конфигурация магнитной системы тихоходного электрогенератора малой мощности су- щественным образом влияет на его характеристики. Для двух конструктивных модификаций электрогене- раторов проведены оптимизационные расчеты при вариации наружного радиуса ротора, толщины полюс- ных наконечников статора и размеров постоянных магнитов. Анализ и сопоставление двух конструктивных модификаций генераторов с ПМ для ветро- или гидросиловой установки с тангенциальным и радиальным намагничиванием постоянных магнитов на а б Рис. 4 Рис. 5 68 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2013. № 2 роторе показывает, что генератор с тангенциальным намагничиванием магнитов при идентичных габаритных размерах статора имеет больший электромагнитный момент (Mopt(tang) =20,2 Нм, Mopt(rad) = =17,7 Нм) и меньшую массу ПМ (mopt(tang) =1,3 кг, mopt(rad)=1,45 кг). Расчетное значение мощности для оптимизированного варианта магнитной системы генера- тора при частоте вращения, равной n=250 об/мин, составляет примерно Ррас=500 Вт. 1. Антонов А.Е., Радимов И.Н., Рымша В.В. Сопоставительный анализ вентильных двигателей с пассивным и активным ротором // Праці ІЕД НАН України. − 2005. – Вип. 1(10). – С. 53−57. 2. Гребеников В.В. Шымчак П.П., Прыймак М.В. Исследование электрогенератора с постоянными магнитами для малой ветро- и гидроэнергетики // Гідроенергетика України. − 2011. − № 3. − С. 40−45. 3. Гребеников В.В. Сравнительный анализ вентильных двигателей индукторно-реактивного типа и с постоянными магнитами на роторе // Праці ІЕД НАН України. − 2011. – Вип. 28. – С. 70−76. 4. Гребеников В.В., Прыймак М.В. Исследование влияния конфигурации магнитной системы на моментные характе- ристики электродвигателей с постоянными магнитами // Электротехника и электроэнергетика. – 2009. – №2. – С. 57−60. 5. Дзензерский В.А., Тарасов С.В., Костюков И.Ю. Ветроустановки малой мощности. − К.: Наукова думка, 2011. – 590 с. 6. Каян В.П., Лебедь А.Г. Оптимизация работы модели водной турбины типа ротора Дарье с активным управлением лопастями // Відновлювальна енергетика. – 2011. – №4. – С. 46−54. 7. Радимов И.Н., Рымша В.В., Гулый М.В., Кравченко П.А. Исследования вентильного двигателя с внутренними по- стоянными магнитами при двух способах соединения фаз обмотки статора // Електротехніка і Електромеханіка. – 2010. – №6. – С. 35−38. УДК 621.313.17 ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ КОНСТРУКТИВНИХ МОДИФІКАЦІЙ ЕЛЕКТРОГЕНЕРАТОРА МАЛОЇ ПОТУЖНОСТІ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ І ЯВНОПОЛЮСНИМ СТАТОРОМ В.В.Гребеніков, канд.техн.наук Інститут електродинаміки НАН України, пр. Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна, e-mail: elm1153@gmail.com Наведено результати порівняльного розрахунку магнітного поля і електромагнітного моменту електрогенераторів з по- стійними магнітами і явно вираженими полюсами на статорі. При цьому досліджуються два типи конструктивних моди- фікацій ротора − з тангенціальним і радіальним намагнічуванням постійних магнітів. Також для двох конструктивних мо- дифікацій електрогенераторів проведені оптимізаційні розрахунки при варіації зовнішнього радіуса ротора, товщини по- люсних наконечників статора та розмірів постійних магнітів. Показано, що при однакових зовнішніх габаритах кращим за величиною гальмівного моменту є електрогенератор з тангенціальним намагнічуванням постійних магнітів. Бібл. 7, рис. 5. Ключові слова: електрогенератор, постійні магніти, електромагнітний момент. THE COMPARATIVE ANALYSIS OF LOW POWER ELECTRIC GENERATORS WITH A PERMANENT MAGNETS AND SALIENT POLE STATOR DESIGN MODIFICATIONS Grebenikov V.V. Institute of Electrodynamics Academy of Sciences of Ukraine, Peremohy av., 56, Kyiv-57, 03680, Ukraine, e-mail: elm1153@gmail.com Comparative calculation results of magnetic fields and electromagnetic torque of electric generators with permanent magnets and salient poles on the stator are shown in this article. Two types of structural modifications of the rotor - with tangential and radial magnetization of permanent magnets are being studied as well. Also optimization calculations based on variations of the outer radius of the rotor, the pole tips thickness of the stator and size of permanent magnets for two structural modifications of electric generators are carried out. It is shown, when there are the same external dimensions, the best one according to the value of braking torque is the electric generator with tangential magnetization of permanent magnets. References 7, figures 5. Key words: electrical generator, permanent magnets, electromagnetic torque. 1. Antonov A.E., Radimov I.N., Rymsha V.V. Comparative analysis of valve engines with passive and active rotor // Pratsі Instytutu Elektrodynamiky Natsionalnoi Akademii Nauk Ukrainy. − 2005. – № 1(10). – Pp. 53−57. (Rus) 2. Grebenikov V.V. Shymchak P.P., Pryimak M.V. The study of electric generator with permanent magnets for small wind and water power engineering // Hidroenerhetyka Ukrainy. – 2011. – № 3. – Pp. 40−45. (Rus) 3. Grebenikov V.V. Comparative analysis of SRM type motors with BLDC type motors // Pratsі Instytutu Elektrodynamiky Natsionalnoi Akademii Nauk Ukrainy. − 2011. – Vypusk 28. – Pp. 70−76. (Rus) 4. Grebenikov V.V., Pryimak M.V. Investigation of the influence of magnetic system configuration upon to the torque characteristics of electric motors with permanent magnets // Еlektrotekhnika i Еlektroenerhetika. – 2009. − №2. – Pp. 57−60. (Rus) 5. Dzenzerskii V.A., Tarasov S.V., Kostiukov I.Yu. Wind power machineries of low capacity. − Kyiv: Naukova dumka, 2011. – 590 p. (Rus) 6. Kaian V.P., Lebed A.G. Optimization of water turbine of Darrieus rotor type model operation on base with active control of blades // Vіdnovliuvalna enerhetyka. – 2011. − №4. – Pp. 46−54. (Rus) 7. Radimov I.N., Rymsha V.V., Gulyi M.V., Kravchenko P.A. Research of valve motor with internal permanent magnets when two ways of phase connection of stator windings are used // Elektrotekhnіka і Elektromekhanіka. − 2010. – №6. – Pp. 35−38. (Rus) Надійшла 20.11.2012 Received 20.11.2012

Сравнительный анализ конструктивных модификаций электрогенератора малой мощности с постоянными магнитами и явнополюсным статором

Institution

Ähnliche Einträge