АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ 11
1.1 Основные технические данные и характеристики 11
1.2 Особенности конструкции 11
2 ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 14
2.1 Магнитотвердые материалы 14
2.2 Вентильный двигатель 16
2.3 Принцип действия ВД 18
3 ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЕНТИЛЬНОГО
МОМЕНТНОГО ДВИГАТЕЛЯ 21
3.1 Определение основных размеров 21
3.2 Расчёт зубцовой зоны 24
3.3 Параметры паза 25
3.4 Расчёт магнитной цепи 28
3.5 Расчёт массы активных материалов 40
3.6 Электрические потери и КПД 43
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ 46
4.1 Обзор программного пакета Ansys Electronic Desktop 46
4.2 Результаты моделирования в Ansys Maxwell RMxprt 47
4.3 Результаты моделирования в Maxwell2D Design и
Maxwell3D Design 48
5 РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 57
ПРИЛОЖЕНИЕ А 59
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 60
Изделие предназначено для стабилизации полезной нагрузки и управления положением по цифровым каналам с размещением изделия на подвижном носителе.
Безредукторные системы электропривода антенн РЛС соответствуют основным требованиям, предъявляемым к современным системам электропривода. Гибкость настройки системы управления позволяет реализовывать любой заданный алгоритм вращения и позиционирования антенны с заданной точностью. Отсутствие механической части, в качестве которой традиционно используется редуктор [1], позволяет не только устанавливать антенны РЛС непосредственно на ротор исполнительного электродвигателя, но и тем самым повысить экономичность и надежность всей системы [2].
Технические характеристики современных РЛС подразумевают сложные алгоритмы обзора пространства, что в свою очередь, предъявляет высокие требования к системам приводов вращения антенн РЛС. Главной задачей электропривода антенны является исполнение любого заданного алгоритма вращения и позиционирования в условиях резкоменяющейся нагрузки. Этой нагрузкой является переменный воздушный поток, скорость которого может достигать 30 м/с и более. При этом система электропривода должна обеспечивать заданную скорость, позиционную точность и оставаться долговечной, эффективной и безопасной.
Исключив редуктор, можно условно разделить систему электропривода на три основные части:
- исполнительный электрический двигатель;
- силовой блок, обеспечивающий формирование напряжения для обеспечения необходимой мощности и скорости вращения исполнительного двигателя;
- систему управления, обеспечивающую гибкую настройку и надежную защиту двигателя и силового блока.
Учитывая вышесказанное, можно сформулировать следующие требования к современному электроприводу РЛС:
- настройка системы управления электроприводом должна быть гибкой для реализации любого алгоритма обзора пространства;
- система электропривода должна иметь достаточную для обеспечения заданной точности вращения и позиционирования антенны жесткость;
- в системе управления электроприводом должен быть предусмотрен комплекс защит для безаварийной и безопасной работы.
В азимутальных и угломестных приводах антенн применяются двигатели переменного тока, как синхронные с постоянными магнитами на роторе, так и асинхронные. Они выполняются с большим числом пар полюсов (16-56), большим диаметром и малой осевой длиной магнитопровода. Данный подход к выбору исполнительного электродвигателя имеет ряд преимуществ:
- возможность установки антенны непосредственно на ротор двигателя;
- увеличение потенциально возможного опрокидывающего момента, возникающего при порывах ветра;
- улучшение теплообмена двигателя с окружающей средой.
Благодаря созданию высококоэрцитивных магнитотвердых материалов с большой магнитной энергией значительно возрос интерес к энергетическим бесконтактным электрическим машинам с постоянными магнитами. БЭМ широко применяются в автономных энергетических установках, на транспорте, тяжелом машиностроении, в военной промышленности,
на летательных аппаратах и в других областях как высоконадежные генераторы и двигатели [3].
Широкое применение и распространение получили БЭМ с постоянным магнитами в электромашинных преобразователях электроэнергии (преобразователях рода тока, частоты, числа фаз), которые используется как в стационарных, так и в бортовых энергоустановках. В вентильных двигателях малой мощности (до сотен ватт) реакция якоря и коммутация якоря не играют
существенной роли и анализ таких электрических двигателей существенно упрощается [4].
В ходе работы были выбраны тип и конструкция двигателя, способные реализовать требуемое техническое задание. Произведен расчёт электромагнитной составляющей и рабочих характеристик электрической машины. Дальнейшая реализация поставленных задач показала, что данное устройство соответствует требованиям по нагрузке и номинальной частоте вращения двигателя. Безредукторный электропривод, базирующийся на конструкции вентильного двигателя, является перспективным в области авиационной техники и позволяет обеспечить бесперебойную работу антенн РЛС в соответствии с техническим заданием.
