АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1 Описание видов VR машин и их отличия от других типов двигателей 7
1.2 Системы управления электроприводом на базе VR машины 12
2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 14
2.1 Обоснование актуальности 14
2.2 Исходные данные электродвигателя 14
3 ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ 17
3.1 Выбор программного пакета для построения и расчёта модели 17
3.2 Основные сведения и расчёты электропривода на базе VR машины 19
3.3 Построение геометрии модели 23
4 ЭКСПЕРИМЕНТ 26
4.1 Настройка модели 26
4.2 Оптимизация геометрии 30
4.3 Настройка параметров моделирования 37
4.4 Результаты 41
5 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 51
5.1 Основные идеи дополнительных исследований 51
5.2 Настройка модели 28/24 зубца 52
5.3 Настройка параметров моделирования 28/24 55
5.4 Результаты модели 28/24 57
5.5 Результаты модели 52/48 с зазором 0,5 мм 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 69
В последнее десятилетие синхронные двигатели с постоянными магнитами на роторе и электроприводы на их основе вытесняют асинхронные электроприводы для тяговых применений из-за высоких удельных крутящих моментов, удельной мощности и КПД. Однако редкоземельные магниты дороги и нестабильны в работе, таким образом развитие машин без магнитов стало более привлекательным. Недостатком таких машин является меньший удельный крутящий момент, тем не менее они могут быть экономически оправданы. Разработано несколько топологий машин для тягового применения. В данном разделе рассматривается VR машина без постоянных магнитов. Рассматриваются критерии и примеры проектирования таких машин и электроприводов, а также потенциальные применения.
В ходе данной работы была достигнута цель сравнения электропривода на базе VR машины с асинхронным электроприводом (АД). В результате сравнения выявилось увеличение крутящего момента ЭП на 33 %, однако энергетические показатели VR оказались гораздо ниже показателей АД, коэффициент мощности VR машины составил лишь 7 %. Такая проблема электроприводов на базе VR машин решается путём введения модификаций (например, введением дополнительных обмоток постоянного или переменного тока в статор VRDF), что описано в обзоре литературы данной работы.
Были проведены дополнительные исследования по сравнению результатов ЭП VR для разных топологий электрических машин, это топологии 52/48 (52 зубца на статоре и 48 зубцов на роторе) и 28/24 (28 зубцов на статоре и 24 зубца на роторе). Было получено уменьшение крутящего момента на 31 % в
результатах топологии 28/24 при сравнении с 52/48, кроме того увеличились в 2,6 раза пульсации момента.
Были проведены дополнительные исследования модели ЭП на базе машины VR с уменьшенным в 2 раза зазором (0,5 мм.) в программе Ansys магнитостатики, которые показали существенное увеличение крутящего момента (48 %) при номинальном токе статора, а также увеличенный
перегрузочный момент (при увеличении тока статора больше номинального значения). Это позволяет утверждать, что в ЭП на базе VR для электрической машины необходимо по мере возможности уменьшать воздушный зазор.
