Разработка модуля «электровентилятор – блок управления» для системы жизнеобеспечения подвижных объектов

На сегодняшний день электровентиляторы занимают значимую роль в
жизни человека и техники. Они используются в одинаковой мере в гражданской
и промышленной сферах, так как ни одно устройство не может обойтись без
охлаждения. Так же стоит необходимость в перемещения воздуха в системах
кондиционирования и вентиляции, тем более в замкнутых пространствах, где
отсутствует естественная вентиляция, например в космических аппаратах и
подводных лодках.
При сегодняшнем уровне технического прогресса, для систем
жизнеобеспечения подвижных объектов широко используются
электродвигатели постоянного и переменного тока. Они могут быть как
асинхронными, так и синхронными. И каждый тип имеет свои недостатки и
преимущества, в сравнении друг с другом. Так же в них могут варьироваться
типы комплектующих систем управления, необходимые для работы двигателя.
В последнее время, максимально используют двигатели с бесконтактной
коммутацией обмоток, для этого используют датчики положения ротора (ДПР).
ДПР могут быть трех видов, а именно магнитоиндукционный (то есть в качестве
датчика используются сами силовые катушки или дополнительные обмотки),
магнитоэлектрический (датчики, использующие эффект Холла) и
оптоэлектрические (различные оптопары). И каждый из ДПР имеет свои
положительные и отрицательные качества.
В бесконтактных электродвигателях в качестве элемента ротора
используют постоянные магниты. Они могут быть ферритовыми или из сплава
редкоземельных металлов.
Сегодня за рубежом «набирают обороты» двигатели, у которых в основе
лежит физический эффект, реализуемый магнитной сборкой Халбах.
Такие электродвигатели имеют высокие эксплуатационные
характеристики при сравнительно небольших габаритах.
Давно известно, что части машин, подвергаясь периодическим
воздействиям (вибрации), переменных во времени, то есть совершая колебания,
часто выходят из строя, до появления заметных остаточных деформаций.
Подобные разрушения происходят при усилиях, даже меньше тех, при которых
конструкция работает нормально при статических нагрузках. [1]
Проблема борьбы c вибрацией обусловлена не только из-за
преждевременного выхода оборудования и деталей из строя, но и пагубным
влиянием на физиологию человека, порой приносящим вред здоровью. Так же
снижение шума и механических вибраций требует и военно-тактические цели,
так как одним из способов обнаружения подводных лодок является
эхолокационный метод сканирования.
Таким образом, объектом исследования в данной работе является
основной источник механических колебаний и шума в электровентиляторах –
электродвигатель.
Целью ВКР является проектирование электровентилятора, который будет
иметь улучшенные виброшумовые характеристики, для использования в
системах жизнеобеспечения подвижных объектов.
Для реализации цели решается задача применения способов снижения
вибрация и шума. И дополнительно решается задача уменьшения
массогабаритных характеристик электродвигателя.
Теоретическая значимость работы заключается в аналитическом анализе
и технических решений по вышеуказанной проблеме.
Практическая значимость работы заключается в применение
разработанных, а также используемых ранее решений для реализации более
совершенного варианта электровентилятора по параметрам, рассматриваемых в
данной работе.
1.1 Электродвигатели
Электродвигатель – устройство для преобразования электрической
энергии в механическое движение (вращение). Также, при некоторых режимах
работы привода, электродвигатель способен осуществлять обратное
преобразование, то есть механическую энергию в электрическую.
Электродвигатели могут создавать механическое движение как
вращающиеся, так и линейные.
1) Коллекторные электродвигатели (рисунок 1.1)
В коллекторных электродвигателях одна или более обмоток соединена с
коллектором и, соответственно, участвует в процессе преобразования энергии
[2]. В таком электродвигателе коллекторный узел выполняет роль
коммутационного устройства между источником тока и обмотками.