Проектирование электрических машин с поперечным магнитным потоком

Аннотация

Для новых областей использования электрических машин: автомобиля с гибридной энергоустановкой, прямого электропривода судового винта, ветрогенератора с безредукторным приводом электрогенератора, — разработана новая конструкция многополюсной электрической машины с постоянными магнитами, отличающаяся большим моментом при низких скоростях вращения иполучившая в литературе два названия: машины с поперечным магнитным потоком или машины с коммутируемым магнитным потоком. Она может использоваться в двигательном и генераторном режимах, регулирующихся силовыми полупроводниковыми коммутаторами. Приведены две типовые схемы магнитной цепи, отличающиеся числом постоянных магнитов на полюсе. В большинстве случаев используются кольцевые статорные обмотки. В качестве базового размера, определяющего размеры машины и ее обмотки, была принята длина части полюса статора, взаимодействующая через воздушный зазор с постоянными магнитами, определяющая осевую длину машины и поперечные сечения магнитопровода. Основная расчетная формула для базового размера получена в виде корня четвертой степени из выражения, содержащего момент машины. Все остальные размеры магнитопровода и обмоток через постоянные коэффициенты связаны с базовым размером. Представлена модель машины в программе Matlab, работающая в качестве ветрогенератора с переменной электрической нагрузкой. При коммутации нагрузки в сторону увеличения и уменьшения фиксировали изменение скорости вращения, момента и мощности. Для мощности 75 к Вт указаны характеристики данной машины и ранее известных типов машин и показано, что настоящая машина имеет минимальные массу, объем и максимальный КПД при близких скоростях вращения 570 — 610 об/мин. Даны рекомендации по ее использованию в качестве мотор-колеса для гибридной транспортной энергоустановки.