Здравствуйте.
Стоит задача спроектировать двигатель большой мощности в малых габаритах. Коллеги смотрят на эти безумные цифры и высказывают подозрение что нужно в уме держать вариант с большими плотностями токов и водоохлаждаемыми обмотками. Хотя мне конечно такой вариант не нравиться ибо чем проще конструкция тем лучше. Кроме того безумное увеличение плотности тока может мало чего дать так как железо попадет в насыщение.
По индукционному нагреву я знаю что допускается 150 А/мм^2 плотность тока в обмотке индуктора, если система водоохлаждения спроектирована нормально. Какие плотности токов можно заложить в двигатель?! Какие системы охлаждения бывают?! Есть ли книги или статьи? В каком направлении копать? Я что то в гугле ничего толкового по запросу water cooling electric motor не могу найти. По каким ключевым словам искать нужную информацию?
Спасибо.

Я не специалист по машинам, но интересно: какого типа двигатель. И как можно охладить водой, например, ротор асинхронника.

Мне кажется, если закладывать такие плотности тока, то обмотка должна быть выполнена из медных трубок с водой. Что касается плотности тока, то мы в выпрямителях для печи и электролиза (а там десятки килоампер) никогда не закладываем плотность тока больше 5А/мм2. Несмотря на то, что шины, как правило водоохлаждаемые.

Если задача будет официально поставлена - то двигатель скорее всего предеться придумывать из головы и тип двигателя за нами. Ротор думаю что не будем охлаждать - так как хочется что-нибудь вроде вентильного двигателя с электромагнитной редукцией момента:). Но только тут проблема - нужно делать маленький воздушный зазор: встаем на ограничение по механическим соображениям. Один из вариантов - налепить постоянные магниты, что бы увеличить индукцию в зазоре и что бы воздушный зазор можно было сделать побольше. Но тоже вариант сомнительный - так как постоянные магниты сложно крепить, ненадежная конструкция, дорого, различные пульсации момента и т.д.
Один из вариантов - делать водоохлаждение на статорной обмотке. Серьезных работ по этой теме я не читал. Знаю что есть в МАИ "Центр сверхпроводниковых электрических машин и устройств" http://www.kaf310.mai.ru/krio_c.html, там охлаждают проводники жидким азотом. Но двигатель будет золотой по себестоимости.

Пока задача не поставлена официально и не задокументированна, но рассматриваем разные варианты и я пока что в рамках саморазвития тренируюсь в расчетах момента для разных конструкций. Ну и литературу-статейки ищу и почитываю.

Сообщение отредактировал Владимир_2010 - Apr 20 2010, 11:09

В древней советской литературе по электрическим машинам упор делается на электрические схемы замещения - а это мне как раз и не надо, так как теорию цепей и теорию электромагнитного поля я и без электрических машин понимаю. Знаю что на синхронных генераторах делают водородное охлаждение и кое-что охлаждают водой. Вот это бы где-нибудь поподробней почитать.

Сообщение отредактировал Владимир_2010 - Apr 20 2010, 12:11

Мне встречались книги и по конструкциям машин, но, как понимаете, это не из моей области работы. Тоже знаю, что синхронные генераторы в турбогенераторах с водородным охлаждением и еще слышал о сверхпроводящих машинах. В любом случае указанные вами плотности тока сделают машину золотой. Учтите, что система жизнеобеспечения такой мошины съест выигрыш по габаритам. Я имею в виду деионизацию воды, компрессор, теплообменник, датчики давления и температуры и т.д.

http://www.femto.com.ua/articles/part_2/3537.html
Соленоид Биттера.

__http://www.twirpx.com/files/tek/emachines/
посмотрите здесь, может есть какие книги

Вы озвучте мощность, обороты, габариты, вес.

подумаем вместе

Водоохлаждение - это конечно геморой и скорее всего не реально


Цифры примерно такие: момент 10кНм, номинальная скорость 40 рад/с (безредукторный привод); основные габариты - диаметр 400 мм, длинна 400 мм.
На ум пока что приходит только вентильный двигатель с электромагнитной редукцией момента/скорости (что то похожее можно увидеть здесь на картинке http://www.kaskod.ru/produkt/motorsrm/srm_article02/, называется моментный с внутренним ротором). В принципе то идея хороша - конструкция простая и надежная, но что бы получить высокий момент надо будет делать воздушный зазор очень маленьким. Деды из института в доисторические времена коммунизма делали такой тип двигателя на 2кНм в 250 мм диаметре с зазором 0.25 мм, но 10кНм так просто не получить. Кроме того тот двигатель с зазором 0.25 мм работал только в лаборатории - думаю что с 0.25 мм зазором ненадежная конструкция по механическим соображениям; не знаю сколько он у них просуществовал и проработал...Меня настраивают считать на зазор минимум 1 мм. Но как только я увеличиваю зазор падает момент.
Я пока что через уравнения Максвелла и тензор натяжения Максвелла на основе метода конечных элементов считаю всякие конструкции - набиваю руку на расчетах + читаю статейки потихоньку - вдруг какую-нибудь интересную конструкцию можно найти. Также смотрю куда прилепить постоянные магниты (что бы увеличить индукцию в зазоре) и считаю... Хотя с постоянными магнитами связываться не хочется - не знаю как организовать с магнитами принцип электромагнитной редукции момента (т.е. как оставить много зубчиков для редукции момента на полюсе и на роторе и в то же время куда посадить постоянные магниты для увеличения индукции в зазоре). Я уже и на ротор и на статор садил и считал всяко - ни чего толкового не могу придумать.
Еще вот стали всякие перебираю - думаю может за счет новых электротехнических сталей можно повысить индукцию (мне бы кривую B-H у которой точка насыщения как можно дальше), но тоже тщетны пока что поиски.

Сообщение отредактировал Владимир_2010 - Apr 21 2010, 07:19

то есть мотор 400квт, полмегавата почти, 380об/мин. похоже на судовой двигатель по оборотам.
А масса ограничена?

С таким моментом это бррр...
еще не сталкивался.

Конструкцию BLDC с внешним ротором и постоянными неодимовыми магнитами рассматривали? там коэффициент редукции по полю при вашем диаметре можно около 20 сделать.

или, как вариант- с редуктором рассмотреть вариант в этом же корпусе..

по массе - с 53г мотора с внешним ротором диаметр статора 20мм, длина 12, удается снять 1квт на выходе, при 85% кпд и воздушном охлаждении. но на 25000 об/мин

Что то я погорячился и выдал не те цифры - задачу мне пока что только на словах поставили, а не на бумаге. 10кНм это судя по всему максимальный момент, на минимальной пониженной скорости. Не знаю удастся ли получить такие цифры. 40 рад/с это номинальная скорость и на ней момент ориентировочно 0.6 кНм, т.е. по мощности в районе 25 кВт. Так что не так все страшно. Цифры под вопросом - ибо все может не так понял. Пока что в виде хобби тренируюсь в расчетах высокомоментных низкоскоростных двигателях и ищу любую литературу по этому вопросу и смежным вопросам, а там видно будет. Привод должен быть безредукторным.
BLDС пока что не считал. Считал с постоянными магнитами что то на линейном аналоге - круговую модель двигателя долго чертить/считать. Круговую модель считал вентильный двигатель без постоянных магнитов, как с электромагнитной редукцией момента так и без. Сейчас потихоньку подбираюсь к круговым конструкциям изложенным в статьях здесь http://www.ukrainemotors.com/index.php?page=pub. Вначале хочу почуять физику процесса и поэтому на мощности не смотрю - там все двигатели маломощные. В статьях "Рациональные соотношения геометрических размеров в вентильном двигателе с постоянными магнитами и дополнительными полюсами" в названии файла на английском есть BLDC и в других статьях про ВД с ПМ тоже везде BLDC. Насколько это BLDC я не знаю.
Что за конструкция

Где можно посмотреть картинку и принцип действия?! Спасибо.

Сообщение отредактировал Владимир_2010 - Apr 21 2010, 11:02

Все это, конечно интересно. Я искренне желаю успехов в этой работе.
Я только подумал вот о чем. Когда-то, когда микроэлектроника еще была не очень микро, задумался над одной фотографией к статье. Там двигатель рекордных по тому времени характеристик размером в полстакана. И рядом плата управления 400х500 мм.
Так вот тут - не то же? Не самоцель ли это, во вред общим системным характеристикам?
Ладно, предположим автор надорвет извилины и создаст искомый уникальный двигатель..... Но если не забыть рядом поставить систему водяного охлаждения, ее вспомогательные насосы, трубопроводы, ситемы управления ... Не будет ли весь этот сарай больше, дороже, менее надежен, чем более скромный двигатель без экзотической плотности тока?
Иногда, великолепные специалисты по "плюсу" и по "минусу" могут создать что-то путное, только под управлением весьма посредственного спеца по аккумулятору в целом. Не так ли?

Ну я наверное просто тороплюсь и бегу вперед паравоза - хочеться быть вооруженным заранее. Задача то еще официально не поставленна. может эти 10кНм это какая то ошибка и просто нагрузку на вал двигателя не так посчитали, я конечно буду если что сам все перепроверять и пересчитывать к валу двигателя. Но в любом случае для себя решил что будет задача или нет - я все равно рассчитаю как надо какой-нибудь безредукторный высокомонетный двигатель, а уж приложение найдется.

Это - другое дело. Тогда , главное -высокомонетность закладывайте побольше!
А то, разработчику стало трудно жить.

Можеть лучше магнитной жидкостью охлаждать, охлаждают же обмотки динамиков.