Исследование тепловых и электромагнитных параметров, обусловленных влиянием эксцентриситета ротора и асимметричных режимов работы, высокооборотных электромеханических преобразователей энергии

Решены задачи определения радиальных усилий магнитного тяжения под влиянием эксцентриситета, магнитных асимметрий ротора и обмотки статора. Разработаны расчетный метод и вычислительный комплекс на базе МКЭ с учетом реальной геометрии магнитопровода, насыщения магнитной цепи машины и наличия высших пространственных гармоник результирующего поля взаимоиндукции в воздушном зазоре. Особенность метода - учет взаимного положения полюсов ротора относительно поля реакции статора в рабочих режимах. В нагрузочных режимах установлена зависимость величины суммарного усилия от угла поворота оси полюсов относительно оси эксцентриситета при вращении ротора. Исследованием серии синхронных генераторов с электромагнитным возбуждением и высокооборотных с возбуждением от постоянных магнитов установлено завышение (более 20%) в расчете магнитных сил для величин эксцентриситета свыше 10% при традиционном подходе.Исследованы тепловые поля и оценены тепловыделения, связанные с эксцентриситетом ротора, а также потери от вихревых токов, что необходимо при проектировании высокооборотных машин.Магнитная асимметрия отдельно и вместе с эксцентриситетом могут привести к значительному (до 3-кратного) увеличению силы, действующей на подшипники. Асимметрия токов обмотки статора приводит к менее значительному увеличению силы магнитного тяжения (1,13 раза). Анализ влияния разных видов асимметрии на искажения магнитного поля позволяет определить требования к точности изготовления элементов конструкции.