автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Моделирование и поиск рациональной конструкции бесконтактного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов

І,

На правах рукописи

ї

005015979

ИВАНОВ Михаил Алексеевич

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПОИСК РАЦИОНАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ БЕСКОНТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ С ВОЗБУЖДЕНИЕМ ОТ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ

Специальность: 05.09.01 - Электромеханика

и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук - /

3 МАП 2012

Воронеж - 20і2

005015979

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет"

Научный руководитель

доктор технических наук, доцент Анненков Андрей Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Беспалов Виктор Яковлевич, Национальный исследовательский университет "МЭИ", профессор кафедры электромеханики;

кандидат технических наук, доцент Сергеев Владимир Аронович, ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет", доцент кафедры электромеханических систем и электроснабжения

Ведущая организация

ФГБОУ ВПО "Липецкий государственный технический университет"

Защита состоится 23 мая 2012 г. в Ю00 часов в конференц-зале ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет" на заседании диссертационного совета Д 212.037.09 по адресу: 394026, Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет".

Автореферат разослан «22» апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

(^¿СоАЫч' ■

Кононенко К.Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Бесконтактные двигатели (БД) с возбуждением от постоянных магнитов (ПМ) нашли применение в тех отраслях промышленности, где есть необходимость в обеспечении возможно больших удельных энергетических показателей, работы в старт - стопных и реверсных режимах в условиях высокой кратности момента нагрузки, значительном ресурсе работы. В приводах станков, манипуляторов промышленных роботов, для управления движением исполнительных механизмов автотранспортных средств, в авиации, ракетной технике и в целом ряде производственных механизмов и технологических процессов широко применяют следящие приводы на основе БДПМ.

Главными преимуществами БДПМ по сравнению с другими типами двигателей являются высокие удельные энергетические показатели, жёсткость механической характеристики, устойчивость работы в широком диапазоне изменения момента нагрузки, высокое быстродействие и большой ресурс работы.

Широкое распространение БДПМ связано с ростом достижений в области разработки силовых полупроводниковых элементов и микропроцессорной техники и успехами развития технологий производства энергоёмких магнитов на основе редкоземельных материалов (РЗМ): №-Ре-В (неодим - железо - бор), Бш-Со (самарий - кобальт). В последние годы применение магнитов, получаемых путём прессования позволило существенно снизить их себестоимость. Современные магниты на основе РЗМ отличаются высокой устойчивостью к температуре (до 240° С). Таким образом, в настоящее время появилась возможность конструирования более эффективных магнитных цепей БДПМ.

Первоочередными задачами исследования БДПМ являются совершенствование имеющихся и разработка новых эффективных конструкций их магнитных систем и дальнейшее развитие методики электромагнитного расчёта.

Повышение динамических показателей БДПМ возможно за счет применения целого ряда конструктивных модификаций ротора при условии обеспе-

чения рациональных соотношений между геометрическими размерами их активных областей.

Все изложенное определяет значительный практический и научный интерес к БДПМ и актуальность исследований, связанных с разработкой машин с повышенным быстродействием и высокими ресурсными показателями.

Диссертационная работа выполнялась в рамках одного из основных научных направлений ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет": "Вычислительные системы и программно-аппаратные электротехнические комплексы", утверждённого приказом ректора № 149-18.00-1 от 07.03.2008 г.

Цель и задачи работы.

Целью диссертации является разработка и исследование БДПМ с высоким быстродействием. Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи:

• выполнен аналитический обзор современного состояния теории в области проектирования БДПМ;

• получен критерий оптимизации БДПМ, направленный на нахождение оптимального варианта конструкции с высоким быстродействием;

• разработана методика электромагнитного расчета БДПМ, сочетающая аналитический подход, позволяющий определить интервалы рациональных значений входных параметров на основе полученного критерия оптимизации, и численный расчёт электромагнитного поля методом конечных элементов;

• проведено исследование влияния основных конструктивных размеров активных областей двигателя и обмоточных данных на быстродействие и кратность пускового момента;

• проведено численное моделирование электромагнитных процессов и выполнен анализ его результатов;

• изготовлены опытные образцы БДПМ и проведены экспериментальные исследования, на основании анализа результатов которых дана оценка правильности основных теоретических положений работы.

Методы исследования. При решении поставленных задач в диссертационной работе использовались методы теории цепей и теории электромагнитного поля, также применялся метод конечных элементов. При решении вычислительных задач использовались пакеты программ АЫБУБ, МаЛСас!. Экспериментальные исследования проводились на специально разработанном стенде по используемым на производстве методикам.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Разработана методика электромагнитного расчета, отличающаяся от известных сочетанием аналитического подхода с численным расчётом электромагнитного поля методом конечных элементов, позволяющая определить интервалы рациональных значений входных параметров БДПМ на основе редкоземельных материалов в интервале мощности до 1 кВт.

2. Получены новые конечно-элементные модели БДПМ, для которых определены граничные условия и типы конечных элементов. На основе данных моделей выполнен электромагнитный расчёт и получены характеристики различных конструкций БДПМ.

3. Определено базовое соотношение между шириной зубца и полюсным делением БДПМ, позволяющее улучшить распределение электромагнитного поля в рабочем зазоре и тем самым повысить электромагнитный момент.

4. На основе преобразования выражения для момента БДПМ в функции магнитного потока, частоты тока статора и конструктивных параметров получен критерий оптимизации, отличающийся от известных направленностью на нахождение оптимального варианта конструкции с высоким быстродействием.

Практическая значимость работы.

Разработаны опытные образцы БДПМ, обладающие, рядом высоких технико-эксплуатационных параметров. Создана экспериментальная установка для испытаний БДПМ малой мощности.

На основе анализа экспериментальных и расчетных данных разработаны рекомендации по проектированию БДПМ на основе редкоземельных материалов в интервале мощности до 1 кВт, предложенные в виде интервалов электро-

3

магнитных нагрузок (д1, дА, дВ8) и соотношений между конструктивными параметрами, выбираемыми на начальной стадии расчёта (8/Им, Ь„/х, ЬМ/ЬЯ2, ЬЯ1/ЬП, т/Ьа).

На основе практики выполнения расчётов при помощи численных моделей дана оценка точности получаемых результатов.

Разработанная методика электромагнитного расчёта, созданные конечно-элементные модели, полученные соотношения и рекомендации позволили сократить срок проектирования БД 40 и затраты на изготовление опытных образцов.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Методика электромагнитного расчёта и критерий оптимизации БДПМ.

2. Конечно-элементные модели и базовое соотношение между зубцовым и полюсным делением БДПМ.

3. Результаты численного моделирования электромагнитных процессов ряда конструкций БДПМ.

4. Результаты экспериментальных исследований.

5. Рекомендации по проектированию БДПМ.

Реализация результатов работы.

Результаты работы использованы при разработке БДПМ для электропривода центрифуги в ООО «МЭЛ» и внедрены в учебный процесс на кафедре электроэнергетики НОУ ВПО "Международный институт компьютерных технологий". Внедрение результатов диссертации подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:

- научно-технической конференции студентов и молодых ученых "Вычислительные машины, автоматика и робототехника" ( Воронеж, 2007 );

- всероссийской студенческой научно-технической конференции "Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные ццеи XXI века" ( Воронеж, 2007,2009 );

- конференции "Новые технологам в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве" ( Воронеж, 2009 );

- научных семинарах кафедры "Робототехнические системы" Воронежского государственного технического университета.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 5 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателем проведён анализ литературных источников, сформулированы цель и задачи исследований [6-8]; получены аналитические выражения, проведены и обработаны результаты расчётов [1, 5, 9, 10, 14]; выполнен анализ результатов электромагнитного расчета [2,3, 11]; выполнен анализ различных конструктивных вариантов двигателя [12, 4]; исследована возможность применения вероятностно — статистического подхода к оценке применения критериев оптимизации [13].

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, шести приложений, списка литературы, включающего 118 наименований. Основная часть работы изложена на 138 страницах, содержит 76 рисунков и 12 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность тематики, определена основная цель диссертации, сформулированы новизна, основные положения, представляемые к защите, и практическая ценность научных результатов.

В первой главе дана классификация БДПМ по конструктивным признакам, проведен обзор применяемых постоянных магнитов и ряда особенностей, учитывающихся при разработке магнитных систем. Основные особенности исследуемых в диссертации БДПМ связаны с определением геометрических размеров размещённых на роторе постоянных магнитов, непосредственно влияющих на значение моментов, потери и массо - габаритные показатели.

Выполнен обзор поисковых методик по нахождению целевой функции критерия оптимизации. Проведён анализ состояния теории описания электромагнитных процессов и критериев оптимизации, сформулированы основные задачи, поставленные в диссертационной работе.

Рассмотрены особенности постановки задачи моделирования БДПМ.

Во второй главе на основе аналитического описания электромагнитных процессов получена модель БДПМ, даны аналитические выражения, связывающие основные конструктивные размеры активных областей двигателя и обмоточные данные с параметрами модели, предложены показатель сравнительной оценки технического уровня БДПМ с различными номинальными данными и критерий оптимизации БДПМ.

Учёт всех факторов, влияющих на протекание электромагнитных и электромеханических процессов в БДПМ, представляет сложную задачу, поэтому для упрощения аналитических исследований рассматривали идеализированную машину, для которой справедливы следующие допущения:

- ротор БДПМ явнополюсный, симметричный относительно продольной (с!) и поперечной (ф осей;

- насыщение стали, гистерезис и вихревые токи отсутствуют;

- обмотка статора симметричная, спектральными составляющими МДС и индукции пренебрегаем;

- сеть имеет бесконечно большую мощность, напряжение сети симметричное и синусоидальное, то есть линейная токовая нагрузка распределена по гармоническому закону;

- кривая размагничивания ПМ во всех диапазонах температур ротора и токов обмотки статора не изменяла свой вид, а рабочая точка не изменяет своего положения.

В соответствии с принятыми допущениями на рис. I представлена схема трёхфазного двухполюсного идеализированного БДПМ в системе координат (1 и я, жёстко связанных с ротором.

Рис. 1. Схема трёхфазного двухполюсного БДПМ

Модель БДПМ в виде системы дифференциальных уравнений, выраженных в абсолютных единицах, выглядит следующим образом:

и<і = Р-УЛ, + «а,у,

^ = £</•'<,+К.-С,

V — Ли> к,

М„. =

з-р-ф, 4,-4,4,)

О)

Все параметры, входящие в (1) могут быть определены расчётным путём.

Совершенствование методики электромагнитного расчёта возможно за счёт увеличения доли аналитической переработки данных, что предполагает наличие и широкое использование различных критериев оптимизации.

В качестве универсального показателя, привязанного к размерам активных областей, для оценки технического уровня БДПМ с различными номинальными данными использовано отношение электромагнитной силы на части поверхности расточки статора, соответствующей полюсу, к его площади. Данный показатель численно определён на основании следующего выражения:

(2)

2 р а-т

При выводе критерия оптимизации принималось во внимание то обстоятельство, что в инженерной практике необходимо применять достаточно простые выражения, связывающие конструктивные размеры электрической машины, которые позволяют с достаточной степенью точности определять их значения. Также необходимо стремиться к тому, чтобы физический смысл используемых соотношений был предельно ясен.

Для БДПМ повышенного быстродействия критерием оптимизации служит максимум следующего соотношения:

к (3)

3 4-й>2 -р-Л», •/„ • (1 +0,0038-ДГ)'

Использование Кэ на начальном этапе расчета БДПМ позволяет минимизировать затраты времени, связанные с выполнением расчетных работ при рассмотрении ряда вариантов его конструктивной реализации.

Основные этапы электромагнитного расчёта БДПМ:

- выбор электромагнитных нагрузок и главных размеров;

- расчет геометрии БДПМ и обмоточных данных, анализ вариантов входных параметров на соответствие требованиям конструктивности;

- расчет магнитной системы для режима холостого хода на основе классического подхода;

- нахождение экстремума критерия оптимизации, соответствующего конкретному набору входных параметров БДПМ, необходимых для построения его конечно — элементной модели;

- решение задач магнитостатики для различных углов нагрузки (токов якоря) ряда моделей БДПМ при помощи метода конечных элементов (МКЭ);

- определение потерь, анализ вариантов входных параметров на соответствие предельным электромагнитным и тепловым нагрузкам;

- расчёт рабочих характеристик;

- анализ полученного варианта реализации БДПМ на соответствие требований технического задания.

Разработанная методика расчета БДПМ предусматривает использование полученного критерия оптимизации в процессе поиска конструктивных размеров проектируемой машины. Основное отличие разработанной методики электромагнитного расчёта состоит в сочетании возможностей классического подхода на основе аналитического описания электромагнитных процессов и использования МКЭ, на основании которого решается ряд задач магнитостатики и уточняются окончательная геометрия активных областей БДПМ, а также электрические и магнитные нагрузки.

В третьей главе приведены результаты математического моделирования электромагнитного поля различных конструкций БДПМ при помощи МКЭ, дано описание начальных и граничных условий, типов используемых конечных элементов.

Моделировались двухполюсное (М1) и четырехполюсное (М2) исполнения БДПМ с варьируемыми размерами ПМ. Магнитные системы рассчитывались в одном габарите, конструкция ротора, картина магнитного поля в виде силовых линий и распределение магнитной индукции вдоль расточки статора в зазоре на полюсном делении для М1 показаны на рис. 2-4.

Процесс поиска рационального технического решения магнитной системы для М2 показан на рис. 5-7.

После расчета по разработанной методике была получена конструкция ротора (рис. 6), в которой скорректирована величина полюсного деления, что обеспечило повышение максимального момента БДПМ.

Рис. 2. Эскиз двухполюсного БДПМ Рис. 3. Картина магнитного поля

Вв,Тл 1,216

I.104 0,991 (Ш8 «,765

II,652 8,539 0 ,.¡26 іиН

0.2 0,1»

0,62 1,24 1.86 2.48 ^ > ||)2М

Рис. 4. Распределение магнитной индукции вдоль расточки статора, р=1

Рис. 5. Эскиз исходного варианта БДПМ, р=2

Рис. 6. Эскиз оптимизированного варианта БДПМ, р=2

Рис. 7. Картины магнитного поля в виде силовых линий

На рис. 8, 9 показано распределение магнитной индукции вдоль расточки статора в зазоре на полюсном делении при максимальном моменте нагрузки для исходного и оптимизированного варианта БДПМ (р=2).

Вл ,Тл

1.511 им 1,216 1,069

«до

0,775 (1,628 9,481

<М»7 0,04

в,152 <Ш4 0.456 «,«>5 0,76 0.9! 2 ¡.064 1,216 1,368 Ь„, Шм

Рис. 8. Распределение магнитной индукции вдоль расточки статора, р=2,а=0,52

ВйДл

1.4*3 й

1338 \

1,192 !\ г ■ ^.....Г - г

1.046 1 ' 1 # 1 ■ ! 1 1 '

0.9 1 й | I ! .:

11.754 " 1 I ■!

0.60$ 1 |

0,462 ' \ \ ;

0,316

в,17 ь /

0,024

О в, 153 ОМ 0,459 0,612 0.765 0.9!» 1,07 Г 1424 ¡,377 Ь,Юм

и

Рис. 9. Распределение магнитной индукции вдоль расточки статора для оптимизированного варианта, р = 2, а = 0,65

Из рис. 4, 8, 9 видно, что зубчатость статора существенно влияет на распределение индукции, которое имеегг сложный спектральный состав, что и служит основанием для применения метода конечных элементов для расчёта сильно насыщенных магнитных систем БДПМ малой мощности.

С целью повышения среднего уровня индукции в зазоре и снижения уровня её пульсации отношение ширины полюса ротора к величине зубца в области зазора должно стремиться к нечётному числу, но не быть кратным ему.

Главными факторами, влияющими на точность результатов электромагнитного расчёта методом конечных элементов являются следующие: погрешности, связанные с воспроизведением геометрии объекта в модели, и аппроксимация нелинейных свойств материалов его областей; число конечных элементов разбиения и степень их аппроксимирующего полинома.

Применение ЭВМ позволяет использовать поверочный расчет в сочетании с оптимизационной процедурой и в процессе решения задачи переходить от худшего варианта к лучшему вплоть до достижения оптимума.

В четвертой главе приведены методика и программа экспериментальных исследований. Выполнен сравнительный анализ результатов экспериментов и математического моделирования. Даются научно обоснованные рекомендации по проектированию БДПМ.

Для проведения испытаний БД 40 был использован источник постоянного тока ОМ 1пз1ек РБН - 3630 с регулируемым уровнем напряжения до 36 В и выходным током до 30 А, а также электромеханический узел нагружения, к которым подключалась контрольно - измерительная аппаратура.

На рис. 10 показан внешний вид экспериментальной установки. Механические характеристики, полученные экспериментально, показаны на рис. 11.

Данные экспериментальных исследований БД 40 показывают сходимость с расчётом 5-^10 %, что подтверждает эффективность разработанных средств анализа

Экспериментальные исследования БД 40 подтвердили основные выводы, сделанные в теоретической части работы, в том числе касающиеся эффективности критерия оптимизации.

Рис. 10. Стенд для испытаний электродвигателя БД 40

п, об мин

12000 10000 БООО 6000 4000 2000

0 0,06 0,12 оде 0,24 0,3 м н-м Рис. 11. Механические характеристики

Исходный тепловой фактор для БДПМ мощностью (0,1н-1) кВт лежит в интервале к,=(0,6-ь2)10"А/м3 (системы изоляции классов нагревостойкости В-^Н, или Ттах=120-И80°С); при этом плотность тока в обмотке

14

расчетная

------ I г 1 / / |

>—>4-........ —.......|

./=(8-г 10)-10ьА/м2, линейная нагрузка обмотки А =(2-^2,5)-104 А/м, индукция в рабочем зазоре В&- (0,75+0,9) Тл.

Коэффициент удельной электромагнитной силы для лучших образцов разработанных БДПМ лежит в интервале (8-Ч0)-10"3 [Н/мм2].

В приложениях приведены результаты расчетов различных конструкций БДПМ и представлены документы, подтверждающие результаты внедрения диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Обобщая результаты проведенных исследований, можно сформулировать следующие основные выводы:

1. Аналитическое описание выходных параметров и характеристик БДПМ в функциях конструктивных размеров позволяет на начальном этапе проектирования машины минимизировать затраты времени, связанные с выполнением расчетных работ при рассмотрении ряда вариантов решения задачи.

2. Разработанная единая методика и алгоритм расчета БДПМ позволяют проводить сравнительное расчетно — теоретическое исследование влияния основных конструктивных размеров и параметров на энергетические показатели, ^ механические и пусковые характеристики, а также электромагнитные и тепловые нагрузки БДПМ различного конструктивного исполнения.

3. Для сокращения времени проектирования необходимо использовать как численный анализ, так и аналитический, который позволяет определить тенденции изменения выходных параметров в функции входных, в том числе найти конкретные количественные зависимости в виде рекомендуемых интервалов соотношений между параметров.

4. Вычислительный эксперимент, проведенный с помощью метода конечных элементов, позволил получить критериальные соотношения между шириной зубца и полюса, а также оценить эффективность критерия оптимизации.

5. Использование предложенного подхода к проектированию экономически и технологически оправдано в первую очередь в ходе НИОКР, так как поз-

воляет решить задачу без создания большого количества опытных образцов, сокращает затраты времени и затраты на технологическую оснастку.

6. Экспериментальная проверка основных теоретических положений подтвердила достоверность полученных результатов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Анненков А.Н. Обоснование выбора и расчёт электромагнитных нагрузок вентильного двигателя / А.Н. Анненков, М.А. Иванов // Электротехнические комплексы и системы управления. Воронеж, 2008. №1, - С. 31-34.

2. Анненков А.Н. Численное моделирование синхронного двигателя с возбуждением от высококоэрцитивных магнитов / А.Н. Анненков, М.А. Иванов, С.Ю. Кобзистый // Электротехнические комплексы и системы управления. Воронеж, 2009. №2. - С. 43^5.

3. Анненков А.Н. Функциональная связь массогабаритных и энергетических показателей в бесконтактных двигателях с возбуждением от постоянных магнитов / А.Н. Анненков, М.А. Иванов // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2010. Т.6. №3. - С. 34-37.

4. Анненков А.Н. Совершенствование систем возбуждения бесконтактных двигателей / А.Н. Анненков, М.А. Иванов, Н.В. Прибылова // Вестник ВГАУ. 2011. №4.-С. 59-62.

5. Анненков А.Н. Соотношение между полюсным и зубцовым делениями в бесконтактном двигателе с возбуждением от постоянных магнитов / А.Н. Анненков, М.А. Иванов // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2011. Т.7. №12.3. - С. 10-11.

Статьи и материалы конференций

6. Анненков А.Н. Моделирование электродинамических процессов в электрической машине / А.Н. Анненков, М.А. Иванов // Прикладные задачи электротехники, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века: труды Всерос. студенческой науч.- техн. конф. Воронеж, 2007. - С. 106-110.

7. Анненков А.Н. Поиск рациональной конструкции высокоиспользуе-

мого двигателя постоянного тока / А.Н. Анненков, М.А. Иванов // Прикладные

16

задачи электротехники, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века: труды Всерос. студенческой науч.- техн. конф. Воронеж, 2007. - С. 76-78.

8. Анненков А.Н. Поэтапное решение многокритериальной задачи оптимизации высокоиспользуемых двигателей на основе принципа согласованного оптимума / А.Н. Анненков, М.А. Иванов // Анализ и проектирование средств роботизации и автоматизации: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж, 2006. - С. 117-

9. Анненков А.Н. Повышение технических параметров высокоиспользуемых электрических машин на этапе проектирования / А.Н. Анненков, М.А. Иванов // Вычислительные машины, автоматика и робототехника: сб. материалов науч.- техн. конф. студентов и молодых учёных. Воронеж, 2007. - С. 30-34.

10. Анненков А.Н. Концепция проектирования высокоиспользуемых электрических машин / А.Н. Анненков, М.А. Иванов // Вычислительные машины, автоматика и робототехника: сб. материалов науч.-техн. конф. студентов и молодых учёных. Воронеж, 2007. - С. 34-40.

11. Анненков А.Н. Проектирование линейного синхронного двигателя на основе критерия, обеспечивающего максимальные тяговые, энергетические и динамические показатели / А.Н. Анненков, М.А. Иванов // Автоматизация и роботизация технологических процессов: сб. тр. регион, науч.- техн. конф. Воронеж, 2007. - С. 63-74.

12. Анненков А.Н. Электромагнитный расчёт электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов / А.Н. Анненков, М.А. Иванов // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды Всерос. конф. Воронеж, 2009. — С. 133-134.

13. Иванов М.А. Оценка процесса проектирования электордвигателя /М.А. Иванов, Т.Е. Черных // Прикладные задачи электротехники, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века: труды Всерос. студенческой науч.-техн. конф. Воронеж, 2009. - С. 24—26.

14. Анненков А.Н. Геометрия зубцовой зоны бесконтактного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов / А.Н. Анненков, М.А. Иванов // Анализ и проектирование средств роботизации и автоматизации: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж, 2011. - С. 60-64.

119.

Подписано в печать 19.04.2012. Формат 60 х 84 1/16. Усл. печ. л. 1,16. Тираж 90 экз. Заказ № 100.

Отпечатано в типографии ООО ИПЦ «Научная книга». 394030, г. Воронеж, Московский пр-т, д. 11Б.

тел. (473) 220-57-15 http://www.n-kniga.ru. E-mail: 2aka2@n-kniga.ru

ВВЕДЕНИЕ

1. Современное состояние теории БДПМ, области применения. Объект и задачи исследования

1.1. Области применения бесконтактных двигателей с возбуждением от постоянных магнитов

1.2. Варианты конструктивной реализации БДПМ

1.3. Характеристики и технологии производства постоянных магнитов для систем возбуждения бесконтактных двигателей

1.4. Анализ и тенденции развития теории БДПМ

1.5. Методы оптимизации БДПМ

1.6. Основные задачи исследования. Выводы

2. Методика расчёта БДПМ на основе сочетания аналитического описания электромагнитных процессов и решения задач магнитостатики численным методом

2.1. Модель БДПМ, полученная на основе аналитического описания электромагнитных процессов

2.2. Вывод критерия оптимизации магнитной системы БДПМ повышенного быстродействия

2.3. Содержание методики электромагнитного расчёта БДПМ

2.4. Выводы

3. Моделирование электромагнитных процессов методом конечных элементов

3.1. Постановка задачи магнитостатического анализа БДПМ

3.2. Анализ результатов численного моделирования

3.3. Основные факторы, влияющие на погрешность электромагнитного расчёта БД 40 методом конечных элементов

3.4. Выводы

4. Экспериментальные исследования БДГТМ

4.1. Экспериментальная установка и испытательное оборудование

4.2. Методика и программа экспериментальных исследований

Актуальность темы.

Бесконтактные двигатели (БД) с возбуждением от постоянных магнитов (ПМ) нашли применение в тех отраслях промышленности, где есть необходимость в обеспечении возможно больших удельных энергетических показателей, работы в старт - стопных и реверсных режимах в условиях высокой кратности момента нагрузки, значительном ресурсе работы. В приводах станков, манипуляторов промышленных роботов, для управления движением исполнительных механизмов автотранспортных средств, в авиации, ракетной технике и в целом ряде производственных механизмов и технологических процессов широко применяют следящие приводы на основе БДПМ.

Главными преимуществами БДПМ по сравнению с другими типами двигателей являются высокие удельные энергетические показатели, жёсткость механической характеристики, устойчивость работы в широком диапазоне изменения момента нагрузки, высокое быстродействие и большой ресурс работы.

Широкое распространение БДПМ связано с ростом достижений в области разработки силовых полупроводниковых элементов и микропроцессорной техники и успехами развития технологий производства энергоёмких магнитов на основе редкоземельных материалов (РЗМ): М-Бе-В (неодим -железо - бор), 8ш-Со (самарий - кобальт). В последние годы применение магнитов, получаемых путём прессования позволило существенно снизить их себестоимость. Современные магниты на основе РЗМ отличаются высокой устойчивостью к температуре (до 240° С). Таким образом, в настоящее время появилась возможность конструирования более эффективных магнитных цепей БДПМ.

Первоочередными задачами исследования БДПМ являются совершенствование имеющихся и разработка новых эффективных конструкций их магнитных систем и дальнейшее развитие методики электромагнитного расчёта.

Повышение динамических показателей БДПМ возможно за счет применения целого ряда конструктивных модификаций ротора при условии обеспечения рациональных соотношений между геометрическими размерами их активных областей.

Все изложенное определяет значительный практический и научный интерес к БДПМ и актуальность исследований, связанных с разработкой машин с повышенным быстродействием и высокими ресурсными показателями.

Диссертационная работа выполнялась в рамках одного из основных научных направлений ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет": "Вычислительные системы и программно-аппаратные электротехнические комплексы", утверждённого приказом ректора № 14918.00-1 от 07.03.2008 г.

Цель и задачи работы.

Целью диссертации является разработка и исследование БДПМ с высоким быстродействием. Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи:

• выполнен аналитический обзор современного состояния теории в области проектирования БДПМ;

• получен критерий оптимизации БДПМ, направленный на нахождение оптимального варианта конструкции с высоким быстродействием;

• разработана методика электромагнитного расчета БДПМ, сочетающая аналитический подход, позволяющий определить интервалы рациональных значений входных параметров на основе полученного критерия оптимизации, и численный расчёт электромагнитного поля методом конечных элементов;

• проведено исследование влияния основных конструктивных размеров активных областей двигателя и обмоточных данных на быстродействие и кратность пускового момента;

• проведено численное моделирование электромагнитных процессов и выполнен анализ его результатов;

• изготовлены опытные образцы БДПМ и проведены экспериментальные исследования, на основании анализа результатов которых дана оценка правильности основных теоретических положений работы.

Методы исследования.

При решении поставленных задач в диссертационной работе использовались методы теории цепей и теории электромагнитного поля, также применялся метод конечных элементов. При решении вычислительных задач использовались пакеты программ МаЛСас!. Экспериментальные исследования проводились на специально разработанном стенде по используемым на производстве методикам.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Разработана методика электромагнитного расчета, отличающаяся от известных сочетанием аналитического подхода с численным расчётом электромагнитного поля методом конечных элементов, позволяющая определить интервалы рациональных значений входных параметров БДПМ на основе редкоземельных материалов в интервале мощности до 1 кВт.

2. Получены новые конечно-элементные модели БДПМ, для которых определены граничные условия и типы конечных элементов. На основе данных моделей выполнен электромагнитный расчёт и получены характеристики различных конструкций БДПМ.

3. Определено базовое соотношение между шириной зубца и полюсным делением БДПМ, позволяющее улучшить распределение электромагнитного поля в рабочем зазоре и тем самым повысить электромагнитный момент.

4. На основе преобразования выражения для момента БДПМ в функции магнитного потока, частоты тока статора и конструктивных параметров получен критерий оптимизации, отличающийся от известных направленностью на нахождение оптимального варианта конструкции с высоким быстродействием.

Практическая значимость работы.

Разработаны опытные образцы БДПМ, обладающие рядом высоких технико-эксплуатационных параметров. Создана экспериментальная установка для испытаний БДПМ малой мощности.

На основе анализа экспериментальных и расчетных данных разработаны рекомендации по проектированию БДПМ на основе редкоземельных материалов в интервале мощности до 1 кВт, предложенные в виде интервалов электромагнитных нагрузок (Д1, ДА, ДВб) и соотношений между конструктивными параметрами, выбираемыми на начальной стадии расчёта (5/Ъм, Ьп/т, Ьм/Ья2, Ья1/Ьн, т/Ц).

На основе практики выполнения расчётов при помощи численных моделей дана оценка точности получаемых результатов.

Разработанная методика электромагнитного расчёта, созданные конечно-элементные модели, полученные соотношения и рекомендации позволили сократить срок проектирования БД 40 и затраты на изготовление опытных образцов.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Методика электромагнитного расчёта и критерий оптимизации БДПМ.

2. Конечно-элементные модели и базовое соотношение между зубцо-вым и полюсным делением БДПМ.

3. Результаты численного моделирования электромагнитных процессов ряда конструкций БДПМ.

4. Результаты экспериментальных исследований.

5. Рекомендации по проектированию БДПМ.

Реализация результатов работы.

Результаты работы использованы при разработке БДПМ для электропривода центрифуги в ООО «МЭЛ» и внедрены в учебный процесс на кафедре электроэнергетики НОУ ВПО «Международный институт компьютерных технологий». Внедрение результатов диссертации подтверждено соответствующими актами (приложения 1,2).

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:

- научно-технической конференции студентов и молодых ученых "Вычислительные машины, автоматика и робототехника" ( Воронеж, 2007 );

- всероссийской студенческой научно-технической конференции "Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века" ( Воронеж, 2007, 2009 );

- конференции "Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве" ( Воронеж, 2009 );

- научных семинарах кафедры "Робототехнические системы" Воронежского государственного технического университета.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 5 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, шести приложений, списка литературы, включающего 118 наименований. Основная часть работы изложена на 138 страницах, содержит 76 рисунков и 12 таблиц.

4.3. Выводы

Результаты, полученные в ходе проведённых экспериментальных исследований, позволили сформулировать следующие основные выводы:

1. Осциллограммы токов статора во всем интервале изменения частоты питания БДПМ показывают, что пульсации высокочастотных составляющих первичного тока, обусловленные зубчатостью, не превышают 10 %, причем максимальный уровень относительной амплитуды пульсаций соответствует интервалу малых скоростей.

2. Использовать БДПМ с меньшим числом полюсов лучше там, где выше скорость вращения, так как меньше частота перемагничивания, и соответственно потери в стали.

3. При режимах работы, характеризующихся частыми пусками или реверсами рекомендуется использовать тот двигатель, в котором обеспечен больший момент при меньшем токе. Для БД 40 это четырёхполюсная конструкция. Стоит отметить, что величина Мтах при р=2 отличается не более чем на 15 % от момента при р=1, что связано с большим рассеянием магнитной цепи двигателя с р= 1.

4. Основным подходом для решения поставленных в диссертации задач явилось применение методики расчёта, сочетающей возможности аналитического и численного методов электромагнитного расчёта, а также критерия оптимизации, полученного аналитическим путём который позволяет снизить затраты времени и средств при проектировании БДПМ, обладающих высокими удельными массогабаритными характеристиками и быстродействием.

5. Экспериментальные исследования БДПМ подтвердили основные выводы, сделанные в теоретической части работы, в том числе эффективность критерия оптимизации, с помощью которого обеспечиваются высокие удельные энергетические показатели. Максимальная погрешность разработанной методики электромагнитного расчёта не более 10 %.

6. При проектировании БДПМ в интервале мощностей до 1 кВт предлагается руководствоваться изложенными в диссертации общими рекомендациями, следование которым позволит повысить эффективность определения основных размеров и параметров машины, обеспечивающих требования технического задания.

7. Численный метод расчета двигателей с ротором из постоянных магнитов дает наименьшее расхождение с экспериментом. Имеющая место погрешность зависит в основном от того что расчетные модели БДПМ были получены при идеализации характеристик постоянных магнитов и расхождения физических параметров обмоточного провода со справочными данными

8. Определение оптимальной геометрии зубцовой зоны статора является одной из главных задач исследования электромагнитного поля БДПМ. В целом задача выбора сечения и конструктивных параметров систем возбуждения полностью решается при помощи разработанной методики электромагнитного расчета элементом которой является расчет МКЭ.

107

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обобщая результаты проведенных исследований, можно сформулировать следующие основные выводы:

1. Аналитическое описание выходных параметров и характеристик БДПМ в функциях конструктивных размеров позволяет на начальном этапе проектирования машины минимизировать затраты времени, связанные с выполнением расчетных работ при рассмотрении ряда вариантов решения задачи.

2. Разработанная единая методика и алгоритм расчета БДПМ позволяют проводить сравнительное расчетно - теоретическое исследование влияния основных конструктивных размеров и параметров на энергетические показатели, механические и пусковые характеристики, а также электромагнитные и тепловые нагрузки БДПМ различного конструктивного исполнения.

3. Для сокращения времени проектирования необходимо использовать как численный анализ, так и аналитический, который позволяет определить тенденции изменения выходных параметров в функции входных, в том числе найти конкретные количественные зависимости в виде рекомендуемых интервалов соотношений между параметров.

4. Вычислительный эксперимент, проведенный с помощью метода конечных элементов, позволил получить критериальные соотношения между шириной зубца и полюса, а также оценить эффективность критерия оптимизации.

5. Использование предложенного подхода к проектированию экономически и технологически оправдано в первую очередь в ходе НИОКР, так как позволяет решить задачу без создания большого количества опытных образцов, сокращает затраты времени и затраты на технологическую оснастку.

6. Экспериментальная проверка основных теоретических положений подтвердила достоверность полученных результатов.

1. Аветисян Д.А. Автоматизация проектирования электрических систем / Д.А. Аветисян. -М.: Высшая школа, 1998. 331 с.

2. Аветисян Д.А. Системы автоматизированного проектирования: учеб. пособие / Д.А. Аветисян, И.А. Башмаков, В.И. Гемитерн. -М.: Изд-во стандартов, 1985. -179 с.

3. Автоматизированное проектирование электрических машин: учеб. пособие для студентов вузов / Ю. Б. Бородулина и др.; под ред. Ю.Б. Бородулина. -М.: Высшая школа, 1989. 280 с.

4. Адволоткин Н.П., Овчинников И.Е. Вентильные электродвигатели с постоянными магнитами / Н.П. Адволоткин, И.Е. Овчинников // Электротехническая промышленность. Сер. Электрические машины. 1986. Вып. 1 (11). 84 с.

5. Алямовский A.A. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике /А.А. Алямовский и др. СПб.: БХВ-Петербург, 2008. -1040 с.

6. Анненков А.Н. Совершенствование систем возбуждения бесконтактных двигателей / А.Н. Анненков, М.А. Иванов, Н.В. Прибылова // Вестник ВГАУ. 2011. №4. С. 59-62.

7. Анненков А.Н. Численное моделирование синхронного двигателя с возбуждением от высококоэрцитивных магнитов / А.Н. Анненков, М.А. Иванов, С.Ю. Кобзистый // Электротехнические комплексы и системы управления. Воронеж, 2009. №2. С. 43-45.

8. Анненков А.Н. Концепция проектирования высокоиспользуемых электрических машин / А.Н. Анненков, М.А. Иванов // Вычислительные машины, автоматика и робототехника: сб. материалов науч.-техн. конф. студентов и молодых учёных. Воронеж, 2007. С. 34-40.

9. Анненков А.Н. Соотношение между полюсным и зубцовым делениями в бесконтактном двигателе с возбуждением от постоянных магнитов / А.Н. Анненков, М.А. Иванов // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2011. Т. 7. №12.3. С. 10-11.

10. Анненков А.Н. Геометрия зубцовой зоны бесконтактного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов / А.Н. Анненков, М.А. Иванов // Анализ и проектирование средств роботизации и автоматизации: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж, 2011. С. 60-64.

11. Аоки М. Введение в методы оптимизации: пер. с англ. / М. Аоки. -М.: Наука, 1977. 343 с.

12. Афанасьев A.A., Бабак А.Г., Волокитина E.B. и др. Малоинерционный высокоскоростной магнитоэлектрический беспазовый вентильный двигатель / A.A. Афанасьев, А.Г. Бабак, Е.В. Волокитина и др.// Электричество. 2007. №4. С. 28-35.

13. Балагуров В.А. Электрические машины с постоянными магнитами / В.А. Балагуров, Ф.Ф. Галтеев, А.Н. Ларионов. -М.: Энергия. 1969. 594 с.

14. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс: пер. с англ. / Б. Банди. -М.: Радио и связь, 1988. 624 с.

15. Бахвалов Н.С. Численные методы / Н.С. Бахвалов, Н.П. Жидков, Г.М. Кобельков. -М.: Лаборатория базовых знаний, 2000. 624 с.

16. Бахвалов Ю.А. Численное моделирование стационарных магнитных полей магнитоэлектрических систем методом конечных элементов / Ю.А. Бахвалов, А.Г. Никитенко, В.П. Гринченков, М.Ю. Косиченко / Электротехника. 1999. №1. С. 29-32.

17. Бергер А.Я. Выбор главных размеров электрических машин / А.Я. Бергер. -Л.: Энергия, 1972. 89 с.

18. Бертинов А.И. Специальные электрические машины: учеб. пособие / А.И. Бертинов, Д.А. Бут и др. -М.: Энергоиздат, 1982. -552 с.

19. Бинс К., Лоуренсон П. Анализ и расчет электрических и магнитных полей: пер. с англ. / К. Бинс, П. Лоуренсон. -М.: Энергия, 1970. 376 с.

20. Брынский Е.А., Данилевич Я.Б., Яковлев В.И. Электромагнитные поля в электрических машинах / Е.А. Брынский, Я.Б. Данилевич, В.И. Яковлев. -Л.: Энергия, 1979. 176 с.

21. Буль О.Б. Методы расчета магнитных систем электрических аппаратов: Магнитные цепи, поля и программа FEMM: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / О.Б. Буль. -М.: Изд. центр «Академия», 2005. 336 с.

22. Буль О.Б. Методы расчета магнитных систем электрических аппаратов. Программа ANSYS: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / О.Б. Буль. -М.: Академия, 2006. 288 с.

23. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины: учеб. пособие для электромех. и электроэнерг. спец. вузов / Д.А. Буд. -М.: Высшая школа, 1990. -416 с.

24. Видеман Е. Конструкции электрических машин: учебник / Е. Виде-ман, В. Келленбергер. -JL: Энергия, 1972. 520 с.

25. Вольдек А.И. Электрические машины. Машины переменного тока: учебник / А.И. Вольдек, П.В. Попов. -СПб.: Питер, 2008. 320 с.

26. Говорухин В.Н. Компьютер в математическом исследовании: Maple, MATLAB, LaTeX / В.Н. Говорухин, В.Г. Цибулин. -СПб.: Питер, 2001. 624 с.

27. Гольдберг О.Д. Инженерное проектирование и САПР электрических машин: учебник для студ. высш. учеб. заведений / О.Д. Гольдберг, И.С. Сви-риденко. -М.: Академия, 2008. 559 с.

28. Горев A.A. Переходные процессы синхронной машины / A.A. Горев. -M.JL: Госэнергоиздат, 1950. 552 с.

29. Гультяев А.К. Визуальное моделирование в среде Matlab: учебный курс / А.К. Гультяев. -СПб.: Питер, 2000. 432 с.

30. Гурин Я.С. Проектирование серий электрических машин / Я.С. Гурин, Б.И. Кузнецов. -М.: Энергия, 1978. 480 с.

31. Демирчан К.С. Моделирование магнитных полей / К.С. Демирчан -Л.: Энергия, 1974.- 288 с.

32. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями: под ред. М.Г. Чиликина. -М.: Энергия, 1971. 624 с.

33. Домбровский В.В. Параметры электрических машин переменного тока / В.В. Домбровский, Я.Б. Данилевич, Е.Я. Казанский. -М.: Наука, 1965. 340 с.

34. Дьяконов В.П. Справочник по применению системы PC MATLAB / В.П. Дьяконов. -М.: Физматлит, 1993. 112 с.

35. Дьяконов В.П. MathCAD 2001: специальный справочник / В.П. Дьяконов. -СПб.: Питер, 2002. 622 с.

36. Зечихин Б.С. Анализ магнитных систем бесконтактных синхронных машин / Б.С. Зечихин // Электричество. 2003. № 12. С. 30-34.

37. Зечихин Б.С. Традиционные и компьютерные методы проектирования бесконтактных синхронных машин / Б.С. Зечихин, А.Д. Куприянов, Е.В. Сыро-ежкин // Электричество. 2002. №5. С. 61-71.

38. Зенкевич O.K. Методы конечных элементов в технике: пер. с польского / O.K. Зенкевич. -М.: Мир, 1975. 727 с.

39. Иванов Смоленский A.B. Электрические машины: учеб. для вузов в 2-х томах / A.B. Иванов - Смоленский. -М.: Издательский дом МЭИ, 2006. 650 и 520 с.

40. Иванов Смоленский A.B. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах: учебник / A.B. Иванов - Смоленский. -М.: Высшая школа, 1989. - 312 с.

41. Иванов-Смоленский A.B. Развитие методов расчета электромагнитных процессов в электрических машинах/ A.B. Иванов-Смоленский // Современные проблемы электромеханики: тез. докл. Всесоюзн. научн. техн. конф. -М. 1989. С. 117-119.

42. Иванов-Смоленский A.B., Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах: учеб. пособие / A.B. Иванов-Смоленский, Ю.В. Абрамкин. -М.: Энергоатомиздат, 1986. 216 с.

43. Иванов-Смоленский A.B. Универсальный численный метод моделирования электромеханических преобразователей и систем / A.B. Иванов-Смоленский, В.А. Кузнецов // Электричество. 2000. № 7. С. 24-33.

44. Инкин А.И. Аналитические исследования магнитного поля в активном объеме электрической машины с постоянными магнитами /А.И. Инкин // Электричество. 1979. № 5. С. 30-34.

45. Инкин А.И. Электромагнитные поля и параметры электрических машин: учеб. пособие / А.И. Инкин. Новосибирск: ЮКЭА, 2002. 464 с.

46. Инкин А.И. Дифференциальные уравнения поля возбуждения и их общие решения в активных зонах электрических машин с постоянными магнитами / А.И. Инкин, A.B. Бланк // Электричество. №4. 2007. С. 36-41.

47. Казовский Е.Я. Переходные процессы в электрических машинах переменного тока/ Е.Я. Казовский. -М.: Изд-во АН СССР, 1962. 624 с.

48. Кацман М.М. Расчет и конструирование электрических машин: учеб. пособие / М.М. Кацман. -М: Энергоатомиздат, 1984. 360 с.

49. Копылов И.П. Электрические машины: учебник для вузов / И.П. Копылов. -М.: Энергоатомиздат, 1986. 360 с.

50. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: учебник для вузов / И.П. Копылов. -М.: Высшая школа, 2001. 327 с.

51. Костомаров Д.П. Программирование и численные методы / Д.П. Костомаров, J1.C. Корухова, С.Г. Манпелей. -М.: Изд-во МГУ, 2001. 224 с.

52. Курант Р. Методы математической физики: пер. с англ. / Р. Курант, Д. Гильберт. -М.: Гостехтеориздат, 1951. 476 с.

53. Курбатов П.А. Численный расчет электромагнитных полей / П.А. Курбатов, С.А. Аринчин. -М.: Энергоатомиздат, 1984. 168 с.

54. Курбатов П.А. Расчет сложных систем с постоянными магнитами на основе интегральных уравнений / П.А. Курбатов, В.В. Коген Далин // труды МЭИ вып. 483, 1980. С. 75-80.

55. Куликов Н.И. Исследование и разработка быстродействующих вентильных двигателей / Н.И. Куликов, Т.А. Елизарова// Электричество. 2002. №5. С. 11-21.

56. Ледовский А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами /А.Н. Ледовский. -М.: Энергоатомиздат, 1985. -168 с.

57. Материалы магнитотвердые спеченные. Марки. ГОСТ 21559-76. -М.: Государственный стандарт СССР, 1976. 44с.

58. Материалы магнитотвердые спеченные на основе сплавов неодима с железом и бором. Технические условия ТУ 1984-001-18785310-2003. ООО «НПК «Магниты и магнитные технологии», М., 2003. 30 с.

59. Новиков A.B. Тихоходные микродвигатели постоянного тока/ A.B. Новиков, В.Т. Кафтанатий // Электрические двигатели малой мощности: сб. докл. Всесоюз. науч. техн. совещ. Киев: Наукова думка, 1969. 4.1 С. 260 -266.

60. Норбеков И.П. Основы автоматизированного проектирования: учебник / И.П. Норбеков. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 336 с.

61. Орлов И.Н., Маслов С.И. Системы автоматизированного проектирования электромеханических устройств: учеб. пособие для вузов / И.Н. Орлов, С.И. Маслов. -М.: Энергоатомиздат, 1989. 296 с.

62. Осин И.Л. Синхронные микродвигатели с постоянными магнитами / И.Л. Осин, В.П. Колесников, Ф.М. Юферов. -М.: Энергия, 1976. 232 с.

63. Пирумов У.Г. Численные методы: учеб. пособие / У.Г. Пирумов. -М.: Изд-во МАИ, 1998. 188 с.

64. Постников И.М. Проектирование электрических машин / И.М. Постников. Киев: Госэнергоиздат, 1960. 910 с.

65. Постоянные магниты. Справочник / А.Б. Альтман, А.Н. Герберг, П.А. Гладышев; под. ред. Ю.М. Пятина. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергия, 1980. -488 с.

66. Применение метода проводимостей зубцовых контуров для расчета электромагнитных полей в электрических машинах / А.Г. Дарьин, С.Г. Дарьин. -М.: Информэлектро, 1985. 33 с.

67. Разработка серии бесконтактных электродвигателей на основе ме-хатронных технологий для автомобильной и бытовой техники: отчет о НИР. Воронеж: ВГТУ, 2005. 114 с.

68. Сипайлов Г.А. Математическое моделирование электрических машин (АВМ): учеб. пособие для студентов вузов / Г.А. Сипайлов, A.B. Лоос. -М.: Высш. шк, 1980. 176 с.

69. Справочник по электрическим машинам / под общ. ред. И.П. Копыло-ва и Б.К. Клокова. -М.: Энергоатомиздат, 1989. 688 с.

70. Столов Л.И. Моментные двигатели с постоянными магнитами / Л.И. Столов, Б.Н. Зыков. -М.: Энергия, 1977. 112 с.

71. Столов Л.И. Оптимальное проектирование электрических машин с использованием аналитических моделей / Л.И. Столов, А.Ю. Афанасьев, В.А. Новиков // Электрооборудование летательных аппаратов. Казань: КАИ, 1979.С.3-7.

72. Фурсов В.Б. Метод конечных элементов и программа ELCUT: учеб. пособие / В.Б. Фурсов, Ю.В. Писаревский. Воронеж: ВГТУ, 1999. 56 с.

73. Хемминг Р.В. Численные методы для научных работников и инженеров: пер. с англ. / Р.В. Хемминг. -М.: Наука, 1976. 400 с.

74. Иванов М.А. Оценка процесса проектирования электордвигателя / М.А. Иванов, Т.Е. Черных // Прикладные задачи электротехники, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века: труды Всерос. студенческой науч.-техн. конф. Воронеж, 2009. С. 24-26.

75. Чечет Ю.С. Электрические микромашины автоматических устройств /Ю.С. Чечет. -М.: Энергия, 1964. 224 с.

76. Чигарев A.B. ANSYS для инженеров: справочное пособие / A.B. Чи-гарев. -М.: Машиностроение, 2004. 512 с.

77. Электрические машины малой мощности: учебник / под ред. Д.А. За-валишина. -М.Л.: Госэнергоиздат, 1963. 432 с.

78. Юферов Ф.М. Электрические машины автоматических устройств: учебник для вузов / Ф.М. Юферов. -М: Высш. шк., 1988. 479 с.

79. Basic Analysis Procedures Guide. ANSYS Release 11. ANSYS Inc., 2010.

80. Bartos F. J. Springtime for Switched-Reluctance Motors // Control Engineering, Feb. 2003. PP. 47- 49.

81. Gferas J. F., Wing M. Permanent magnet Motor Technology. Design and applications. Second Edition Marcel Dekker Inc, 2002.

82. Her G., Vogt К., Ponlck В. Berechnung elektrisch. Machine, 6. Auflage. -WILLEY-VCH Verlag GmbH & Co, 2008.

83. Leonowicz M., Wysiocki J.J. Wspolczesne magnesia. Technologie Mecha-nizmy koercji Zastosowania. Warszawa: WNT, 2005.

84. M Iler G., Vogt К., Ponick В. Berechnung elektrischer Maschinen, 6. Auflage. WILLEY-VCH Verlag GmbH & Co, 2008.

85. Matveev A., Kuzmichev V., Nilisen R., Undeland T. Two Approaches to Modeling of Switched Reluctance Drives // European Conference on Power Electronics and Applications. 2-4 September 2003. Toulouse. France. 2003. 10 p.

86. Miller T.J.E. Switched Reluctance Motors and Their Control. Oxford: Magna Physics Publishing and Clarendon Press. 1993. 205 p.

87. Miller T.J.E., Mc Gilp M. Nonlinear Teory of the Switched Reluctance Motor for Rapid Computeraided Desigen // IEEE Proc. Vol. 137, Pt. B, № 6, November 1990. P. 337-347.

88. Pyrh nen J., Jokinen Т., Hrabovcov V. Design of Rotating Electrical Machines.- John Wiley 7 Sons Ltd, 2008.

89. Chrisanov V.l., Szymczak P., Kaminski W. Comparison of the PMSM drives by means of generalized express method and power density criterion. Prze-glad Elektrotechniczny, 2007, №11.

90. Gieras J., Gieras I., Szymczak P. Is the ferromagnetic core in PM brushless motors necessary. Proc. of the 5th Inter. Conf. on Unconventional Electromechanical and Electrical Systems (UEES'01), 2001, vol.1.

91. Afonin A., Gieras J., Szymczak P. Permanent magnet brushless motors with innovative field excitation systems. Proc. of the 6th Inter. Conf. on Unconventional Electromechanical and Electrical Systems (UEES'04). - Alushta (Ukraine), 2004. vol.1.

92. АКТ ВНЕДРЕНИЯ результатов диссертационной работы Иванова Михаила Алексеевича

93. В 2009 2010 г. проводились работы но изготовлению опытных образцов бесконтактных двигателей с возбуждением от редкоземельных постоянных магнитов, а также проведены приемо-сдаточные испы тания опытных образцов.

94. Критерий оптимизации бесконтактных двигателей с возбуждением от постоянных магнитов.

95. Рекомендации по проектированию бесконтактных двигателей с возбуждением от редкоземельных постоянных магнитов, направленные на выбор рациональных соотношений между конструктивными параметрами и обмоточными данными.

96. Рассмотрено на секции НТС ООО «МЭЛ». Протокол № 16 от 10 ноября2011 г.

97. Зам. главного конструктора10.Д. Илларионов1. Г р1. УТВЕРЖДАЮ"

98. Проректор по учебной работе НОУ ВПО «Международный институтюлогий»

99. Волков В.Д. сентября 2010 г.1. АКТ

100. О внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс

101. Указанные результаты используются при выполнении научно-исследовательских работ по тематике 08-404 "Проблемы создания энергетическогооборудования".

102. Заведующий кафедрой электроэнергетики ¡ЗуА.Н. Низовойподпись, Ф.И.О.) г-"/Г " 2010 г.