Graduate student
Associate Professor, PhD in Engineering
Одним из важнейших этапов проектирования синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами является расчет магнитной системы, который упрощенно можно осуществить с помощью метода эквивалентных схем магнитных цепей. Рассмотрена магнитная цепь синхронного двигателя с инкорпорированными в роторе магнитами, имеющая четыре участка: постоянные магниты с полюсом из магнитомягкой стали; участки рассеяния магнитного потока, включающие воздушные барьеры и стальные мосты; воздушный зазор; пазы, зубцы и ярмо статора. Получена эквивалентная схема магнитной цепи. В качестве постоянных магнитов использованы высокоэнергетические магниты, у которых кривая размагничивания описывается линейным уравнением. Магнитный поток на полюс создается двумя магнитами. Падением магнитного потенциала в стали полюса пренебрегали вследствие допущения о том, что магнитная проницаемость полюсов µ = ∞. В конструкции ротора предусматриваются воздушные барьеры и стальные мосты, через которые замыкается магнитный поток рассеяния. Для учета насыщения стальных мостов выполнена линеаризация кривой намагничивания, которая представлена ломаной линией, состоящей из двух прямолинейных участков. Расчет участка магнитной цепи, включающего зубцы и ярмо статора, осуществляли с учетом насыщения стали. При этом магнитные проводимости зубца и ярма зависели от степени насыщения. На основании эквивалентной схемы магнитной цепи получена система из двух уравнений, записанных по первому и второму законам Кирхгофа для магнитной цепи. Данные уравнения позволяют решить две задачи: определить размеры магнитов по заданному значению магнитного потока в зазоре и рассчитать магнитный поток в зазоре при заданной конструкции ротора и статора двигателя.
Magnetic circuitry computation is one of the central stages of designing a synchronous motor with incorporated magnets, which can be performed by means of a simplified method of the magnetic-circuits equivalent modeling. The article studies the magnetic circuit of the motor with the rotor-incorporated magnets, which includes four sectors: constant magnets with the field pole extension made of magnetically soft steel, magniflux dispersion sections containing air barriers and steel bridges; the air gap; the stator grooves, cogs and the frame yoke. The authors introduce an equivalent model of the magnetic circuit. High-energy magnets with a linear demagnetization curve are employed in the capacity of constant magnets. Two magnets create the magnetic flux for one pole. The decline of magnetic potential in the steel of the pole is negligible consequent on the admission that the poles magnetic inductivity µ = ∞. The rotor design provides for the air barriers and the steel bridges that close leakage flux. The induction-permeability curve linearization serves for the bridges magnetic saturation accountability and presents a polygonal line consisting of two linear sections. The estimation of the magnet circuit section including the cogs and the frame yoke is executed with account of the steel saturation, their magnetic conductivities thereat being dependent on the saturation rate. Relying on the equivalent model of the magnetic circuit, the authors deduce a system of two equations written from the first and the second Kirchhoff laws of the magnetic circuits. These equations allow solving two problems: specifying dimensions of the magnets by the preset value of the magnetic flow in the clearance and determining the clearance magnetic flow at the preset motor rotor-and-stator design.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.