Электрические машины являются важным составляющим в современном мире. Они широко применяются для различной производственной промышленности, на электрических станциях, в автомобильной
промышленности, в авиации, а также в быту. За последнее время значительно возросло применение электрических машин малой мощности до нескольких сотен ватт. Их используют в устройствах автоматики и вычислительной техники. так называемых микромашин, широко применяемых во многих устройствах автоматики, телемеханики, связи, промышленной электроники, счетно-решающей и измерительной техники.
На данный момент преобладают имеют сети переменного тока, поэтому в промышленности применяются в основном машины переменного тока. Наряду с этим распространение получили и машины постоянного тока, несмотря на то, что они дороже, чем машин переменного тока. Это связано с тем, что они обладают наиболее хорошими эксплуатационными характеристиками в отношении регулирования частоты вращения, реверса, пуска, и допускают более высокие перегрузки по сравнению с машинами переменного тока. Но имеется существенный недостаток связанный с щеточным механизмом, из-за которого существенно понижается надежность всей конструкции, появляется взрывоопасность двигателя, а также создаются радиопомехи.
Поэтому был спроектирован бесконтактный двигатель, работающий от постоянного тока, щеточный- коллекторный узел в котором заменен коммутатором на основе полупроводниковых элементов. Такой двигатель называется вентильным двигателем.
Вентильные электродвигатели представляют собой синтез электрической машины (двигателя) и полупроводникового преобразователя, который позволяет регулировать частоту вращения в широких пределах. Конструкция вентильного электродвигателя подобна синхронной машине. На его валу имеется датчик положения, выходные сигналы которого воздействуют на устройства управления полупроводниковыми приборами преобразователя постоянного тока в переменный (инвертора) или переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты.
Идея создания вентильного двигателя, который должен был стать бесколлекторным аналогом электрической машины, снабженной механическим коллектором и щетками, возникла в 30-е годы XX в. в СССР. Эта идея связана с именем Д.А. Завалишина. Работы этих лет ориентировались на применение громоздких ионных приборов, входивших в состав коммутаторов вентильных двигателей, что ограничивало их практическое применение.
Толчком к развитию работ по бесконтактным двигателям постоянного тока послужило появление транзисторов, обладающих хорошими переключающими свойствами и компактностью, а также острая потребность космонавтики и авиационной техники в двигателях, способных надежно работать длительное время в сложных условиях без обслуживания.
Конструкторская проблема при построении модели электрической машины, которая была бы оптимальной во всех отношениях, как с точки зрения собственной конструкции, так и с точки зрения производительности, остается актуальной. Но, как правило, при ее разработке, так или иначе, приходится задаваться какими - либо параметрами, осуществлять множество расчетов, перебирая тем самым различные вероятности исходов, а это, как очевидно, не позволяет однозначным образом решить поставленную задачу.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы был спроектирован и рассчитан вентильный двигатель для рулевой машины.
По ходу выполнения были определены такие характеристики двигателя как габаритные размеры, включающие в себя все наружные и внутренние размеры машины, так и характеристическая составляющая, включающая в себя расчет магнитной цепи, а также определение потерь мощности в разных участках системы.
Сложность расчета двигателя в том, что нельзя однозначно задаться определенными значениями той или иной характеристики, потому что в ходе расчета становится ясно, что большую часть ранее заданных значений придется заменить. Например, такие трудности возникали при выборе значения для магнитного потока, ведь его диапазон очень широк, но постепенные переборы значений приводят к выбору истинного значения.
В целом, можно сказать, что данный спроектированный двигатель имеет достаточно хорошие характеристики, при весьма ограниченных размерах и может использоваться по предназначению в авиационной технике.
