Материал: Конструкции электрических машин малой мощности. Орлов В.В., Анненков А.Н

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНОЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Воронежский государственный технический университет

В.В. Орлов А.Н. Анненков

КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН МАЛОЙ МОЩНОСТИ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Воронеж 1998

2

УДК 621.313.001.2 (075.8)

В.В. Орлов, А.Н. Анненков. Конструкции электрических машин малой мощности: Учебное пособие / Воронежский государственный технический университет, 1998. 85 с.

Рассматриваются принципы системного подхода к конструированию электрических машин различных типов, дана их классификация, приведены варианты конструктивных исполнений, определены используемые материалы и требования к ним, представлены различные варианты конструкций деталей и узлов, даны основы ряда конструкторских расчетов, показаны основные конструктивные схемы и рассмотрены вопросы технологичности.

Учебное пособие составлено в соответствии с рабочей программой по дисциплине “Конструкции электрических машин малой мощности и их технологичность” и предназначено для студентов специальности 180100 “Электромеханика”.

Рукопись набрана в текстовом редакторе Word 97 и записана на магнитный диск в следующие файлы: введение - avved; первая глава - glava11, glava12, вторая глава - glava21, glava22, третья глава - glava30, четвертая глава - glava40, заключение - zaklit, содержание - zsod.

Табл. 3. Ил. 100. Библиогр.: 6 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета.

Научный редактор - канд. техн. наук А.А. Гуляев

Рецензенты: кафедра электротехники Воронежской государственной лесотехнической академии;

д.- р. техн. наук, профессор В.С. Петровский

Орлов В.В., Анненков А.Н., 1998

Оформление. Издательство Воронежского государственного технического университета, 1998

3

ВВЕДЕНИЕ

Электромашиностроение является одной из быстро развивающихся областей техники. Новые требования, предъявляемые потребителями электрических машин, заставляют разработчика пересматривать нормативные документы и совершенствовать конструктивные схемы изделий. Снижаются масса и габариты электрических машин, возрастают окружающие температуры и внешние механические воздействия. Изменяется сам подход к выбору применяемых материалов и конструктивной схемы, способов охлаждения и вариантов крепления, сроков службы и требований к показателям надежности. Последние достижения в области создания проводниковых, конструктивных и изоляционных материалов, а также полупроводниковых элементов электромеханических систем и изделий становятся решающими факторами для конструктора.

В последние годы при разработке конкретной конструкции электрической машины все чаще используется системный подход [1, 6]. В работе над проектом принимают участие инженеры разных профилей: исследователи, расчетчики, конструкторы, технологи и т. д. Собственно конструирование электрической машины, являясь одним из этапов проектирования, формально начинается после завершения электромагнитного расчета. Тем не менее опыт показывает, что в процессе проектирования конструктор должен участвовать в работе с первого этапа. Только в этом случае можно рассчитывать на эффективное решение задачи проектирования (сам термин “проектирование” означает расчет и конструирование). Выбор электромагнитной схемы, определение габаритных размеров, диаметров вала и штампов листов пакетов, выбор частоты вращения и способа охлаждения и т. п. не могут производиться без конструктора, главной задачей которого является придание законченного вида электрической машине как изделия, проведение механических расчетов всех элементов и разработка комплекта технической документации.

Долгое время утверждалось, что конструирование - это искусство, а искусство не формализуемо. Подобный подход привел к парадоксальному результату. Сегодня успешно решается одна из самых сложных электротехнических задач - задача расчета нелинейного электромагнитного поля с использованием сеточных и вариационно-сеточных методов. При этом никто и никогда не ощущал электромагнитного поля. Более того, до конца неизвестна даже природа электромагнитного поля. Тем не менее весьма точные двух - и даже трехмерные модели электромагнитных полей построены на основе лишь опосредованных проявлений поля, тогда как простые окружающие нас предметы, не говоря уже о более сложных хорошо ощущаемых и осязаемых конструкциях, до сих пор не имеют математических моделей.

4

Итак, если сегодня мы имеем теорию сложных электромагнитных процессов, более или менее сносные математические модели для них и, наконец, формальный аппарат анализа и синтеза этих процессов, то в области конструирования все это отсутствует.

Процесс конструирования на сегодня не формализован. Более того, в целом ряде областей знаний отсутствуют даже принципы конструирования. Вопросам конструирования электрических машин в литературе также уделено сравнительно мало места: основное внимание всегда сосредотачивалось на особенностях электромагнитного расчета. Кроме того, имеющиеся сведения о конструкциях машин малой мощности носят разрозненный и разобщенный характер. Указанные обстоятельства определили необходимость обобщения и систематизации накопленного на настоящее время опыта в данной области.

Таким образом, сегодня мы стоим с одной стороны перед необходимостью создания теории конструирования, с другой - перед необходимостью автоматизации процесса конструирования в условиях отсутствия аналитической теории конструирования.

5

1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ

1.1.Классификация

1.1.1. Общие положения

Единая классификация электрических машин по конструктивному признаку затруднена следующими обстоятельствами:

1.Многообразие конструктивных типов электрических машин, вызванных различным принципом их действия (машины постоянного тока, асинхронные, синхронные).

2.Широта диапазона мощностей электрических машин - от нескольких долей ватта до десятков киловатт.

3.Различие скоростей вращения для машин различного рода тока.

В связи с этим общепризнанного подразделения электрических машин по конструктивному признаку не существует. Тем не менее некоторые типичные черты конструкции можно отметить по следующим трем градациям:

1). По роду тока, питающего машину.

2). По ступеням мощности.

3). По быстроходности.

1.1.2. Подразделение по роду тока

Учитывая род тока и принцип действия машин, их можно подразделить на следующие группы, расположенные в порядке возрастания трудности конструктивно - производственного исполнения:

1). Асинхронные машины с короткозамкнутым ротором.

2). Асинхронные машины с фазным ротором.

3). Синхронные машины (с возбуждением от постоянных магнитов, реактивные, гистерезисные).

4).Синхронные машины с электромагнитным возбуждением.

5).Коллекторные машины постоянного и переменного тока.

1.1.2. Подразделение по ступеням мощности

Принята следующая классификация электрических машин по ступеням мощности, отражающая общие черты их конструкционного исполнения.

1). Машины до 100 Вт, называемые микромашинами. 2). Машины от 0,1 до 0,9 кВт - мелкие машины.

3). Малые машины от 1 до 10 кВт.

4). Машины средней мощности 11 до 250 кВт.