Магнитное поле в зубцовой зоне аксиальной индукторной машины (АИМ)

Abstract

Работа посвящена исследованию и оптимизации аксиальных индукторных машин (АИМ). Данные машины обладают простотой конструкции и высокой степенью надёжности, благодаря отсутствию вращающихся обмоток и скользящих контактов. Благодаря этим преимуществам АИМ находят широкое применение в качестве генераторов в ветроустановках, в системах электроснабжения поездов, самолётов, кораблей. Теория электрических машин базируется на исследовании магнитного поля в воздушном зазоре машины аналитическими методами, при этом используется ряд грубых, для настоящего времени, допущений: магнитное поле в зазоре плоско-параллельно; поверхность расточки якоря гладкая и плоская; магнитная проницаемость стали неизменна. Обладающие простотой конструкции АИМ имеют принципиально отличную от других синхронных машин электромагнитную схему и магнитное поле в них носит явно выраженный трёхмерный характер. Однако путём ряда упрощений решение можно свести к двум двухмерным задачам: поле в активной зоне (сердечник статора, ротора и основной воздушный зазор) является плоскопараллельным, а за пределами активной зоны может приниматься осeсимметричным. Сложность моделирования магнитного поля в активной зоне АИМ, заключается в том, что необходимо моделировать там отсутствующий источник поля возбуждения, так как коаксиальная катушка возбуждения, расположена в пространстве между пакетами статора или ротора. В работе приводятся результаты моделирования магнитного поля в зубцовой зоне аксиальной индукторной машины с учётом реальной геометрии и насыщения магнитной цепи, используя программу QuickField. В дальнейшем, на основе исследования и анализа магнитного поля в активной зоне машины, будут решены практически важные задачи: оптимизация геометрии зубцовой зоны машины; выбор соотношения между числами полюсов и зубцов якоря; выбор схемы соединения зубцовых катушек обмотки якоря; оптимизация масса-габаритных показателей индукторнoй машины (Вт/кг)