Анализ добавочных электромагнитных сил в электрических машинных с дробными зубцовыми обмотками с магнитоэлектрическим возбуждением

Электрические машины с дробными зубцовыми обмотками и постоянными магнитами имеют преимущества в энергоэффективности и массогабаритных показателях по сравнению с классическими видами общепромышленных электрических машин. Главной особенностью данного типа обмоток является то, что каждая катушка охватывает один зубец, благодаря чему лобовые части обмотки достаточно коротки, что позволяет увеличить материалоемкость. Другой особенностью применения дробных зубцовых обмоток является возможность выполнения электрических машин большой полюсности с ограниченным числом пазов. Совокупность описанных факторов позволяет уменьшить габаритные размеры электрической машины. Применение современных высококоэрцитивных редкоземельных магнитов с высокой удельной магнитной энергией позволяет значительно снизить потери в роторе, а также уменьшить его размеры. Однако, среди особенностей такого вида машин стоит отметить присутствие в пространственном гармоническом составе создаваемой магнитодвижущей силы кроме рабочей гармоники ряда высших и низших гармоник, не участвующих в преобразовании энергии, а также не синусоидальность поля возбуждения, обусловленная особенностями конструкции роторов с постоянными магнитами. В совокупности с неравномерной магнитной проводимостью активного объема, что характерно для всех электрических машин, взаимодействие описанных факторов приводит к возникновению добавочных электромагнитных сил, снижающих плавность вращения и приводящих к возникновению вибраций и шумов в процессе работы. Для решения представленной проблемы в проекте предлагается разработка аналитических зависимостей амплитуды и частоты возникающих добавочных электромагнитных сил. Основной вклад в данную область науки заключается в выявлении и систематизации факторов и критериев взаимного влияния гармонического состава магнитодвижущей силы, создаваемой обмоткой, формы поля возбуждения и конструктивных параметров электрической машины на добавочные электромагнитные силы.