автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Вентильные электродвигатели для прецизионных быстродействующих приводов мехатронных технологических модулей

005006694

ОПАЛЕВ Юрий Геннадьевич

ВЕНТИЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННЫХ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ ПРИВОДОВ МЕХАТРОННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ

Специальность: 05.09.01 -Электромеханика и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 8 ДЕК 2011

Чебоксары 2011

005006694

Работа выполнена на кафедре электромеханики и технологии электротехнических производств Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова"

Ведущая организация - ЭМСЗ ОАО "Лепсе", г. Киров

Защита диссертации состоится " 23 " декабря 2011 г. в 16 час. 00 мин. в аудитории Г-214 на заседании диссертационного совета Д 212.301.06 при ФГБОУ ВПО "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" по адресу Московский проспект, 15, г. Чебоксары, 428015.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения) просим присылать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова".

Автореферат разослан " " -УУ 2011 г.

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Нестерин Валерий Алексеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Гуляев Игорь Васильевич

кандидат технических наук, доцент Лавриненко Владимир Алексеевич

Ученый секретарь диссертационного совета Д212.301.06 к.т.н., доцент

Н.В. Руссова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие машиностроения и автоматизация технологических процессов в различных отраслях промышленности требуют как совершенствования существующих робототехнических систем, так и создания нового оборудования с более высокими качественными показателями.

Совершенствование приводов робототехнических систем за счет введения электропривода (ЭП) обеспечивает повышение энергетической эффективности приводной системы, т.к. ЭП является электромеханической системой с регулируемым потоком энергии, когда потребление адекватно необходимой мощности на выходном звене. ЭП, по сравнению с гидро- и пневмоприводом, обеспечивает увеличение надежности, удобство обслуживания и диагностирования приводов, повышение ресурса, снижение стоимости жизненного цикла и расходов на техобслуживание. Поэтому в современных роботах пневмо- и гидроприводы вытесняются ЭП.

ЭП с вентильным электродвигателем постоянного тока (ВДГГГ), система возбуждения которого выполнена на высокоэнергетических редкоземельных (РЗМ) постоянных магнитах (ПМ), является на сегодня одним из самых перспективных приводов. Это объясняется не только его высокой перегрузочной способностью благодаря РЗМ ПМ, но также и другими преимуществами: большой гибкостью и многофункциональностью, возможностью построения быстродействующих систем управления, хорошими регулировочными свойствами, разнообразием конструкций и схем, бесконтактносгью, возможностью работы в тяжёлых условиях эксплуатации, большим сроком службы и высокой надёжностью.

ВДГТГ в составе ЭП промышленного робота должен удовлетворять специфическому комплексу требований: высокая равномерность и точность хода, минимальные масса и габариты, высокие динамические показатели, высокий удельный момент, устойчивость к перегрузкам, низкое энергопотребление, простота конструкции и минимальная стоимость.

В настоящее время одной из существенных проблем при применении ВДПТ с ПМ в прецизионном оборудовании является наличие зубцовых пульсаций электромагнитного момента, приводящих к фиксациям ротора обесточенного электродвигателя (ЭД), что вызывает неравномерность хода ЭП. Исследованию этого явления посвящено множество публикаций, но преобладающая часть из них это оптимизация конкретных магнитных систем (МС) ЭД. Исследование влияния зубцовых пульсаций момента на динамические процессы в ВДПТ, а также вопросы проектирования прецизионных машин с зубцовым статором, обладающих высокой равномерностью вращения, в технической литературе практически отсутствуют. Таким образом, решаемая в диссертации научно-техническая задача создания быстродействующего прецизионного ЭД с высокой равномерностью частоты вращения является актуальной и востребованной.

Объект исследования - вентильная магнитоэлектрическая машина (МЭМ) с возбуждением от высокоэнергетических редкоземельных ПМ.

Предмет исследования - влияние пульсаций реактивного момента обесточенной МЭМ на ее работу в различных режимах.

Целью работы является разработка методики учета влияния пульсаций

динамические процессы как в самом ЭД, так и в ЭП на его основе и разработка метода проектирования МЭМ с высокой равномерностью частоты вращения, удовлетворяющей требованиям применения в промышленных роботах и прецизионном металлообрабатывающем оборудовании.

Для достижения поставленной цели в диссертации решается ряд задач:

- выявление и анализ физических причин возникновения пульсаций реактивного момента обесточенного ВДГГТ с возбуждением от высокоэнергетических ПМ с целью разработки методов ослабления этих пульсаций момента;

- систематизация и анализ конструктивных методов борьбы с пульсациями реактивного момента в целях выбора наиболее эффективного способа;

- оптимизация МС МЭМ методом конечных элементов на полевых моделях по критерию минимума пульсаций реактивного момента;

- оценка влияния обратных связей (СЮ) системы автоматического управления (САУ) на динамические параметры ВДПТ с помощью компьютерных математических моделей;

- оценка влияния пульсаций реактивного момента на динамические параметры ЭП и на равномерность частоты вращения ВДПТ с помощью компьютерного математического моделирования;

- проведение экспериментальных исследований ЭП с ВДПТ в переходных режимах с целью проверки достоверности результатов математического моделирования, основных положений и выводов диссертации.

Методы исследования. При выполнении работы были использованы аналитические и численные методы математического моделирования электромагнитных процессов в электрических машинах. Исследования магнитных полей и оптимизация геометрии МС проводились с использованием метода конечных элементов. Для реализации моделей были применены стандартные программные продукты: Elcut, Mathlab Simulink, AutoCad, T-Flex, Inventor, MS Excel, Mathcad. Экспериментальные исследования проводились на опытном образце ЭД ДБМ142-18-3 с преобразователем частоты S7240S методом сравнительного анализа.

На защиту выносится:

- методика проектирования МЭМ, заключающаяся в предварительном расчете основных размеров электрической машины аналитическими методами с последующей оптимизацией геометрии статора на численных полевых математических моделях по критерию минимума уровня пульсаций реактивного момента;

- результаты исследований МЭМ, полученных с помощью полевых математических моделей в ввде рекомендаций по снижению уровня пульсаций реактивного момента;

- математическая модель ЭП, основанная на ВДПТ с ПМ, учитывающая пульсации реактивного момента ЭД;

- результаты исследований влияния пульсаций реактивного момента ЭД на быстродействие ЭП и равномерность частоты вращения с помощью математической модели;

- разработка серии ЭД типа ДБМ, опытные образцы которых прошли успешные испытания в составе прецизионных ЭП промышленных роботов серии TUR, подтвержденные актом ООО "ВМЗ" г. Тольятти. Испытания, проведенные на

одном образце этой серии подтвердившие достоверность основных положений и результатов исследований диссертации.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- в результате исследований влияния геометрии МС на пульсации реактивного момента уточнена методика проектирования ВДГГГ в части выбора соотношений основных геометрических параметров. Установлено, что при возможности выбора близких значение чисел зубцов, предпочтение следует отдать варианту с двухслойной обмоткой, позволяющему снизил, пульсации реактивного момента в 1,5-2 раза. Выявлено, что с увеличением воздушного зазора от 1 до 1,5 мм амплитуда пульсации реактивного момента уменьшается в 2,4 раза при одновременном снижении магнитного потока всего на 7,1 %;

- разработана математическая модель ЭП, позволяющая учесть влияние пульсаций реактивного момента, с помощью которой исследовано влияние пульсаций реактивного момента ВДПТ с ПМ на равномерность частоты вращения и динамические параметры в составе ЭП. Установлено, что пульсации реактивного момента оказывают существенное влияние на динамические параметры ВДПТ при частоте вращения менее 10 % от номинальной;

- с учетом рекомендаций, полученных в диссертации, разработана, изготовлена и прошла успешные испытания серия отечественных прецизионных ВДПТ с ПМ для быстродействующих мехатронных модулей технологических роботов.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- выработаны рекомендации по снижению пульсаций реактивного момента, путем оптимизации МС ВДПТ, обеспечивающие высокую равномерность вращения;

- разработана математическая модель прецизионного ЭП, основанная на ВДПТ с ПМ, позволяющая учитывать пульсации реактивного момента ЭД и их влияние на динамические параметры ЭП;

- изготовлена серия ЭД для быстродействующих прецизионных мехатронных модулей технологических роботов, получены экспериментальные подтверждения результатов расчетов по математическим моделям на примере ДБМ142-18-3.

Реализация результатов работы. Разработанные в рамках диссертационной работы методы и рекомендации использовались при проектировании ВДПТ серии ДБМ для работы в составе ЭП промышленных роботов и другого прецизионного металлообрабатывающего оборудования.

Достоверность полученных результатов обеспечена адекватностью и корректностью примененных в работе методов моделирования и подтверждается результатами сравнения с экспериментальными данными, расхождение с которыми не превышает 10 %.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и симпозиумах: Всероссийская научно-техническая конференция "Наука-прошводсгво-техналоши-экология" Вятский государственный университет г. Киров, Россия, 2007 г.; VI Всероссийская научно-техническая конференция "Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике" Чувашский государственный университет имени И.I I. Ульянова, г. Чебоксары, Россия, 7-9 июня 2006 г.; XVI Международная конференция по постоянным магнитам г. Суздаль, Россия, 17-21 сентября 2007 г.; Всероссийская научно-техническая конференция "Наука-

проюводство-технологии-экология" Вятский государственный университет г. Киров, Россия, 2008 г.; ХП Международная конференция "Электромеханика, электротехналогии, электрические материалы и компоненты" МКЭЭЭ-2008 г. Алушта, Украина, 29 сентября - 4 октября 2008 г.; XVII Международная конференция по постоянным магнитам г. Суздаль, Россия, 21-25 сентября 2009 г.

Связь работы с научными программами, темами. Работа связана с техническим заданием ПТОО ОАО "АВТОВАЗ"1 "На разработку вентильных электродвигателей с возбуждением от высокоэнергетических редкоземельных постоянных магнитов" и выполняется в рамках реализации инвестиционного проекта государственного значения: "Разработка и освоение производства гаммы i отечественных универсальных технологических роботов для массовых i автоматизированных производств гражданской машиностроительной продукции". №7410.0810000.05.В08 от 11.12.2007.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, включая пять статей, опубликованных в журналах из перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, 1 заключения, списка использованных источников, включающего 158 наименований и 1 10 приложений. Общий объем диссертации 198 страниц машинописного текста.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлен обзор современного состояния проблемы, определена ее цель и обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы задачи исследования и методы его проведения, отмечена научная новизна и практическая значимость работы. !

В первой главе проведен ана- , литический обзор литературы по па- | раметрам ПМ и критериям их применения в МЭМ. Выявлено, что ПМ с применением редкоземельных материалов (РЗМ) наиболее полно удовлетво- 1 ряют техническим требованиям. 1

При рассмотрении конструктивных особенностей МС роторов с ПМ (рисунки 1, 2), в том числе и с высокотемпературными сверхпроводниками, были выявлены наиболее распространенные конструкции и способы снижения потерь в ВДПТ. Широкое распространение в прецизионных ЭД нашла многополюсная конструкция МС ротора с поверхностным расположением ПМ (рисунок 1 а, в).

Рассмотрены и проанализированы конструктивные особенности различных типов датчиков положения ротора (ДПР). Выявлено, что ДПР на элементах Холла,

а)

б)

Д)

в)

\1Ч

е)

Рисунок 1 - Основные конструкции МС роторов

1 С 03.10.2011 переименовано в ООО "ВМЗ"

Рисунок 2 - Варианты конструкций роторов магнитоэлектрических ЭД

оптические и индукторные (резольверы) имеют наибольшее распространение в

ВДПТ.

В обзоре приведена информация о качественной оценке влияния конструктивных элементов на быстродействие ЭП с ВДПТ, которая показала, что снижение пульсаций реактивного момента возможно за счет оптимизации конструктивных элементов ЭД (материала ПМ, МС ротора, направления намагничивания ПМ).

Выявлены параметры ВДПТ, позволяющие оценить быстродействие ЭП. Важнейшими показателями качества ЭП являются время и точность отработай задания (угол поворота, линейное перемещение выходного звена), определение которых основано на анализе переходных процессов.

Оценка быстродействия ЭП возможна также косвенным путем. Такими показателями являются: электромеханическая и электромагнитная постоянные времени (линейные параметры), частота вращения, момент на валу ЭД, момент инерции ЭД, ускорение, крутизна мощности (нелинейные параметры).

Электромеханическая постоянная времени Тж пропорциональная моменту инерции и угловой частоте вращения, широко применяется для косвенной оценки быстродействия системы.

Влияние реактивного момента Мр на Тм заключается в изменении момента короткого замыкания Мю в зависимости от угла поворота ротора 0, следовательно, выражение для Тм может быть записано в следующем виде

т - J»a<>

при этом Мр(9) может быть как противодействующим, так и помогающим.

Электромагнитная постоянная времени характеризует скорость протекания электрических процессов в обмотках ЭД.

Угловое ускорение характеризует возможности ЭД по приведению в движение собственных маховых масс

е* = MJJM . (2)

Как динамический параметр, угловое ускорение наиболее приемлемо в случае прямого привода (direct drive).

Крутизна мощности или отношение квадрата момента к моменту инерции является динамическим параметром, позволяющим оценить степень пригодности ЭД к применению в быстродействующих ЭП

—) = М dE" " м

Ж) Л ^

где Р - номинальная мощность на валу ЭД.

При анализе динамических параметров выявлено, что Тм является одним из основных параметров, определяющих быстродействие силовой части ЭП.

Следует отдать должное заслугам ряда отечественных авторов: A.A. Адаменко, A.A. Афанасьев, А.И. Вольдек, В.В. Домбровский, Е.И. Ефименко, А.И. Иванов-Смоленский, И.Л. Осин, Т.Г. Сорокер, Ф.М. Юферов, внесших большой вклад в исследование высших гармоник и зубцовых пульсаций реактивных моментов. В то же время, в технической литературе практически отсутствуют исследования влияния \ путьсаций реактивного момента на динамические режимы и равномерность частоты вращения, что важно учитывать при разработке прецизионных быстродействующих ЭД.

Во второй главе рассмотрены физические основы возникновения пульсаций реактивного момента (cogging torque). Наличие пульсаций может вызвать остановку ротора в определенных положениях и увеличивает неравномерность вращения ротора. Рассматриваемый эффект приводит к снижению пускового момента ЭД, увеличению шумов, вибраций и дополнительных потерь в ЭД и, следовательно, к повышенному нагреву частей ЭМ и снижению КПД.

Выражение для реактивного момента Мр можно записать следующим образом

Зависимость проводимости Я от угла поворота ротора в обусловлена влиянием зубчатости статора и может быть записана в виде

Из формул (4) и (5) видно, что число пульсаций Мр за один оборот кратно числу зубцов статора г/, вследствие чего эти пульсации называют зубцовыми.

В обесточенной МЭМ реактивный момент возникает в результате магнитного притяжения ПМ ротора к зубцам статора. Это магнитное тяжение обуславливает такое положение ПМ ротора и зубцов статора, при котором эта сила будет больше всех сторонних сил, стремящихся вывести систему из равновесия.

Принцип возникновений пульсаций реактивного момента показан на рисунке 3, из которого видно, что реактивный момент может быть как помогающим, так и противодействующим при среднем его значении равным нулю.

Для снижения пульсаций реактивного момента существуют различные методы: скос пазов и дополнительные пазы на зубцах статора; выбор соотношения числа пазов статора и числа полюсов; применение неравномерного воздушного зазора; скос ПМ; смещение магнитных сегментов; выбор оптимального полюсного

(4)

А(0) = А0 + ^ Хп cos zßn ■

(5)

деления; а также специальные

технологические приемы сборки f

магнигопровода статора и намагничивания ПМ.

Рисунок 3 - Один период реактивного момента

Существуют также средства компенсации проявления реактивного момента путем формирования специальных законов изменения токов и ЭДС обмотки статора, реализуемых в САУ ЭП программным путем.

Предложен метод проектирования МЭМ с помощью полевой математической модели, обеспечивающий минимизацию пульсаций реактивного момента путем оптимального выбора соотношения числа зубцов статора и числа полюсов трехфазной МЭМ.

Магнитное поле в рассматриваемой полевой математической модели двухкомпонентно, т.е. вектор магнитной индукции В имеет две составляющие Вл Ву. Расчет такого поля целесообразно вести через векторный магнитный потенциал А, который однокомпонентен и имеет единственную осевую составляющую А= 7А,, где 2 - орт оси 2, а А, проекция вектора Л на эту ось. При этом связь между В и А определяется соотношением В-го1 А, а проекции составляющих вектора В на оси прямоугольных координат равны

^ в

у дх

Вектор А в магнитостатическом поле удовлетворяет уравнению Пуассона

(7)

8х2 ду2 ^ ^

Для линейной и анизотропной среды в проекции на ось 2 прямоугольной системы координат оно имеет следующий вид

+ (8)

Иу дх Цх ду

Для каждой области уравнение для векторного магнитного потенциала имеет свою форму записи. Для ПМ уравнение в декартовой системе координат имеет вид

(он„ дн„

(6)

1 б2 А 1 дгА . —су

Иу дх2 цх &У1

(9)

пг~ 11 тг пх сл>

дх ду

где //л цу - компоненты тензора магнитнои проницаемости /х;

72 - осевая проекция вектора плотности тока.

В области немагнитного зазора ¡¿=/ц0 =сот1 уравнение Пуассона для векторного магнитного потенциала А упрощается и записывается как

(ю,

дх ду

В немагнитных областях с токами обмотки статора уравнение для вектора А становится неоднородным и принимает вид д2А д\А дх2 + ду

В областях ферромагнитных сердечников с нелинейной зависимостью магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля уравнение для векторного магнитного потенциала в прямоугольной системе координат имеет вид

цу дх цх ду

Граничные условия, необходимые для решения системы уравнений (9) - (12), задаются исходя из физических условий существования магнитного поля на внешних границах расчетной области.

2 +—г = -МоАх,у)- (11)

Расчет реактивного момента Мр проводится без задания тока обмотки статора, т.е. на холостом ходу. При этом уравнение для векторного магнитного потенциала в немагнитной области обмотки статора приобретает вид уравнения (10).

Расчет с помощью полевой модели проводится методом конечных элементов в программе "Elcut" с применением программы "LabelMover".

Расчет реактивного момента ЭД в зависимости от угла поворота ротора Мр(в) проводится при повороте ротора на 540 эл.град. (180 физ.град) с шагом в 1,5 эл.град. (0,5 физ.град.), количество узлов в полевой модели находится в пределах от 320000 до 400000, При этом приняты следующие условия и допущения: все диаметры (наружный диаметр ротора и статора, и т.д.) постоянны; воздушный зазор <5 = 1 мм; сумма площадей всех пазов постоянна; сумма ширины пазовых шлицев постоянна; форма постоянных магнитов - секторная; форма пазов - трапецеидальная; число полюсов постоянно р=3; количество пазов статора варьируется от 9 до 48 с шагом 3; скос пазов отсутствует.

Тип обмотки определяется следующим образом: рд=целое число - обмотка однослойная, 2pq=i\enoe число - обмотка двухслойная,

Параметры ПМ заданы стандартными методами программы "Elcut".

В результате исследования зависимости пульсаций реактивного момента от числа пазов zh показанной на рисунке 4, определена конструкция статора с Z/=45 и двухслойной обмоткой.

Моделирование ЭД с различным числом пазов zt выявило (рисунок 4), что для снижения пульсаций реактивного момента (без применения скоса пазов) необходимо выполнять статор с z/=45 с двухслойной распределенной обмоткой. Это позволяет снизить пульсации реактивного момента в 1,5-2 раза по сравнению со статором с zy=42 (48) и однослойной обмоткой.

При гармоническом анализе кривых реактивного момента ВДПТ

Мр, ■/»

70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%

71.45%

45.51'

40.57%

2Ь. 2% 1 18 6% 1в.16%

■ - - - 1269% 1Г 10.1?% II п 12 93% 10174 Я 02% в 59% П 5.90% ИТ1 п п ТТ

9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 3 9 42 4 5 48 21

Рисунок 4 - Зависимость пульсации реактивного момента (в процентах от Мдал>) от числа пазов статора

необходимо учитывать, что функция Мр(в) не является четной или нечетной. В связи с этим, разложение такой функции в ряд Фурье будет содержать как косинусные, так и синусные гармоники нечетного порядка с нулевыми начальными фазами, то есть

где амплитуды косинусных и синусных гармоник Мрс и Мр5 определяются, как

1г} ■, ( плО \

р г J рУ v 180т J М = — 2\м {в) sini-^^-1 de.

р г 1 I 180т )

(13)

Картина магнитного поля расчетной модели ЭД (число пазов статора г ¡=45) в программе "Екай" показана на рисунке 5. Кривая реактивного момента, полученная вращением ротора с использованием программы "ЬаЬеМоуег", показана на рисунке 6.

Рисунок 5 - Картона Рисунок 6 - Кривая реактивного момента ЭД

магнитного поля ЭД при г]=Л5 при г/=45

Из рисунка 6 следует, что амплитудное значение реактивного момента ЭД при г,=45 составляетМр=],0617 Н'м (5,9 % от Мшм). Гармонический анализ показал наличие явновыраженной гармоники ЗО-порядка с амплитудой 0,83 Нм (4,6 % от Мтм).

Результаты расчета реактивного момента в функции угла скоса пазов показаны на рисунке 7. Из которого следует, что скос пазов на угол более 10 эл.град снижает пульсации реактивного момента более чем в 3,7 раза. Выполнение скоса на 48 эл.град. (2 пазовых деления) ослабляет основную гармонику пульсаций в 32,6 раза, т.е. практически полностью ее устраняет (рисунок 8).

Мр, %

скос пазов, эл.град

Рисунок 7 - Зависимость Мр ЭД от угла скоса пазов

в. эл.град

Зависимость Мр при скосе пазов в функции угла поворота ротора

Рисунок 8 -на 48 эл.гр.

Из рисунка 8 следует, что максимальная амплитуда Мр при скосе пазов на 48 эл.град. составляет 0,05 Нм (0,278 % от Миа„).

Эффективной мерой снижения пульсаций реактивного момента ЭД является выбор оптимального значения воздушного зазора 8, при котором можно существенно уменьшить амплитуду пульсаций Мр без заметного снижения рабочего магнитного потока Фе. Результаты расчетов (рисунок 9) показывают, что при увеличении б от 1 до 1,5 мм Ф5 снижается на 7,1 %, а амплитуда пульсации Мр уменьшается в 2,4 раза.

Рассмотрено влияние числа полюсов на величину пульсаций реактивного момента при различных 2/.

При перечисленных ограничениях наибольший практический интерес представляет диапазон чисел пар полюсов р в пределах от 2 до 8. Результаты расчетов показаны на рисунках 10-16.

6% 6%

0.004

0,003

0.002

0,001

0 0,5 1 1,5 2 2,6 б, ми

Рисунок 9 - Расчетные зависимости Мр и Фг=Д<5) ЭДДБМ142-18-3

Мр,'/.

20%

В ампгитуда пульсаций ■ основная гармоника

Рисунок 10 - Зависимость Мр=/(г¡) при 2р=4

Мр,% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%

9 12 15 18

И амплитуда пульсация

■ основная гармошка

Рисунок 11 - Зависимость Мр= /(г]) при 2р=6

25% 20% 15% 10% 5%

а

¡1 .Я.и .П.. о ,1 .т-.и ,11,И

12 15 18 21 24 27 30 33

ЕЗ ампштдоа пу/ьсаций и основная гармо»жа

Рисунок 13 - Зависимость Мр=при 2р=10

Мр, %

45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5%

1

| i 1

11, .Пли! _ ш ,я , 1

9 12 15 16 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 0 ампгитуда лугъсзций н основная гармоника

Рисунок 12 - Зависимость Мр=/(г^ при 2р=8

Ив

50% 40% 30% 20% 10%

1

1к

15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 0 амплитуда пульсций ■ основная гармошка

Рисунок 14 - Зависимость Мр= /(г^ при 2р=12

Мр, •/.

30% 25% 20% 15%

и .П_. ,П .п ,П .Г, ,П ,п . ,п ,га

Мр, V,--

30% 25% 20% 15% 10% 5%

1

,Н_,Я ,П_.Па,П ,0 ,п ,

15 18 21 24 27 30 33 36 39 12 45 48 □ амп/шуда пугьсзц/й Ш основная гармоника

Рисунок 15 - Зависимость Мр=/(г]) при 2р=14

27 30 33

□ амплитуда пульсаций

36 39 42 45 осювная гармоника

Рисунок 16 - Зависимость М^/^/) при 2р=16

По результатам исследований, кроме общеизвестных способов минимизации пульсаций (увеличение и б), можно сделать следующие выводы:

- применение двухслойных обмоток наиболее эффективно снижает пульсации реактивного момента при р=3,4, 6;

- при 2] кратномр пульсации реактивного момента максимальны;

- увеличение отношения г//р при р кратном т приводит к снижению пульсаций реактивного момента;

- подбором 2; и р ЭД можно добиться пульсаций реактивного момента не более 2 % без применения скоса пазов.

В третьей главе представлено описание структуры прецизионного ЭП с ВДПТ (рисунок 17), которая состоит из силовой и управляющей частей.

Силовая часть прецизионного ЭП представляет собой исполнительный электромеханизм (рисунок 17), состоящий из конструктивно объединенных электродвигательного и передаточного устройств. Преобразование электрической энергии в механическую осуществляется бесконтактным ЭД. ВДПТ содержит фрикционный тормозной узел и растормаживающий электромагнит. Тормоз (Т) удерживает ротор ЭД и сопряженные с ним вращающиеся части ЭП при длительных остановках и отсутствии напряжения питания. В качестве передаточного устройства используются различные механические передачи, а также преобразователи вида движения. Силовая часть также включает в себя различные информационные датчики.

Ш!т_

Силовой иимргвр

-у-^-у

Рисунок 17 - Структурная схема автоматизированного ЭП

В силовой части ЭП электрическая энергия преобразуется в механическую и изменяет положение рабочего органа.

Управляющая часть реализуется с использованием высокопроизводительного микроконтроллера, осуществляет взаимодействие с системой управления более высокого уровня и включает в себя модуль управления ЭД (МОУД) и модуль управления и контроля ЭП (МУЭ). Схемная реализация управляющей части ЭП зависит от назначения ЭП.

Наиболее широко распространены МОУД с промежуточным звеном постоянного тока, в которых переменное напряжение питающей сети преобразуется выпрямителем в постоянное. Выпрямленное напряжение через полупроводниковый инвертор питает фазные обмотки ВДПТ.

Известно, что в преобразовательном оборудовании автоматизированного ЭП наиболее широко применяются полевые (МОБРЕТ), биполярные (ЮВТ) транзисторы с изолированным затвором и силовые модули на их основе.

Задача управления ВДПТ сводится к определению закона переключения полупроводниковых ключей инвертора для обеспечения требуемого положения вектора МДС статора относительно положения вращающегося ротора. В связи с этим в ВДПТ используются два способа управления: дискретный (скалярный) и аналоговый (векторный). Для каждого из этих способов управления применяются свои алгоритмы управления ключами инвертора.

В результате сравнения способов регулирования выявлено, что для обеспечения широкого диапазона регулирования, высокой равномерности и точности хода, максимального КПД наиболее целесообразно использовать способ аналогового (векторного) управления ВДПТ. „„ сЧ

Принцип векторного управления ВДПТ позволяет рассматривать синхронный ЭД с ПМ, как коллекторный ЭД постоянного тока, математическое описание которого представляет собой систему уравнений (15).

Для оценки влияния ограничения по току, регулятора частоты вращения, ОС по положению рабочего органа в САУ, по уравнениям (15) составлена математическая модель в среде МаМаЬ ЯпттИпк, показанная на рисунке 18.

Регуляторы тока и частоты вращения, а также ОС по положению рабочего органа составлены из стандартных блоков среды Ма1ЫаЬ БтаиНпк.

Ток ограничения в схеме (рисунок 18) задаётся из условия обеспечения пятикратного номинального момента при поддержании частоты вращения на уровне 3000 об/мин.

Исследования на модели (рисунок 18) показали, что наличие регулятора частоты вращения и ОС САУ

М^р-ЧЛ ' 2

л

ав

-= (

Л

(15)

м.-м.

Рисунок 18

- Математическая модель ЭД ДБМ142-18-3

по положению рабочего органа на время переходных процессов при пуске ЭП не влияет; наличие ограничения по току увеличило время переходных процессов в 2,2 раза за счет снижения пускового момента.

Четвертая глава посвящена исследованию влияния пульсаций реактивного момента на динамические параметры ЭД и ЭП. Для этой цели составлена математическая модель ЭП, основанная на ВДПТ с ПМ в системе координат ф, вращающейся синхронно с ротором. Эта модель учитывает зависимость основной гармоники реактивного момента от угла поворота ротора в в виде

Мр(в) = Мр $т{2лкрв). (16)

Система уравнений синхронной ЭМ с ПМ в координатах dq с учетом (16) будет иметь вид (17). В итоге математическая модель в МаЛ1аЬ БтиПпк будет иметь вид, показанный на рисунке 19.

Исследования показали, что при одинаковой амплитуде реактивного момента Мр, уровень пульсаций электромагнитного момента М и неравномерность частоты вращения п снижаются при увеличении заданной частоты вращения (рисунок 20).

Из полученных зависимостей (рисунок 20) видно, что пульсации реактивного момента ухудшают равномерность вращения ЭД при п<0,1пн. Следовательно, ЭД, работающие в широком диапазоне регулирования частоты вращения (1:10 и более), требуют применения специальных мер для снижения пульсаций реактивного момента, например — скос пазов статора.

В результате исследований Тм прецизионного ЭП, основанном на ВДПТ без скоса пазов и со скосом пазов на 48 эл.град. (два пазовых деления), получено, что выполнение скоса пазов увеличило значение электромеханической постоянной времени на 3 %. С помощью математической модели получены зависимости времени переходных процессов от частоты вращения п и противодействующего момента М на валу ЭД, показанные на рисунке 21.

а

= + К + + «»V. = - М р 5ш(2 пкрв)

<лв

— = со

Л

(17)

дГЬ

Рисунок 19 - Математическая модель ЭД в осях dq учитывающая пульсации

реактивного момента

пульсации частоты вращения, %

12

10

1 1 холостой ход

1 —"»"' номи нальная на рузка

1

1

1

\

0 500 1000 1500 2000 2500 п. об/мин

Рисунок 20 - Зависимость пульсаций частоты вращения от установившейся частоты вращения ЭД при учете пульсаций реактивного момента

Ъш, с 0.2 0.15 0.1 0.05 0

# '

к*1""""

—- -.....- - - "-'

» без скоса, п=100 об/мин -без скоса, п=1000 об/мин

- без скоса, п=2000 об/мин

- без скоса, п=3000 об/мин

- со скосом, п=100 об/мин со скосом, п=1000 об/мин

- со скосом, п=2000 об/мин

- со скосом, п=3000 об/мин

12

М, Нм

Рисунок 21 - Зависимости ;„„ =/(п, М)

Применение скоса пазов улучшает равномерность вращения ЭД и увеличивает время переходных процессов при пуске ЭД, особенно при пуске под нагрузкой и повышенной частоте вращения. Исходя из формулы (1), ухудшение динамических параметров ЭД целесообразно компенсировать снижением момента инерции ротора.

В пятой главе представлены результаты экспериментальных исследований опытного образца ВДПТ ДБМ142-18-3 (рисунок 22), технические характеристики которого приведены в таблице 1.

ЭД ДБМ142-18-3 представляет собой трехфазную синхронную машину с ПМ на роторе, встроенными резольвером и магнитоэлектрическим тормозом. В пазы статора заложена двухслойная обмотка. На статоре выполнен скос пазов на 48 эл.град. (2 пазовых деления). Ротор представляет собой многополюсную сборную МС из ПМ (рисунок 1а), установленных на клее на Рисунок 22 - Вентильный магнитопроводящее ярмо. ПМ защищены бандажом. электродвигатель

ДБМ142-18-3

Таблица 1 - Основные технические характеристики ДБМ142-18-3

Наименование параметра Значение

Напряжение питания постоянного тока, В 540

Напряжение питания магнитоэлектрического тормоза, В 24

Номинальный вращающий момент ЭД, Н м 18

Номинальная частота вращения ротора ЭД, об/мин 3000

Частота вращения ротора ЭД на холостом ходу, об/мин 4300

Номинальный ток в цепи постоянного тока, А 12,8

Габариты ВхНх]_, мм 142x142x271

Масса, кг 17,7

Рисунок 23 - Испытательный стецд дня управления ЭД

В целях проверки и подтверждения расчетов проведены измерения пульсаций реактивного момента обесточенного ЭД и исследованы динамические параметры ЭД (Тт время переходного процесса и величина фазного тока при пуске) в составе ЭП.

В результате измерения пульсаций реактивного момента получено значение 0,27 % от Мтм, что на 1,75 % меньше расчетного значения.

Динамические параметры исследовались с помощью испытательного стенда (рисунок 23) на нагрузочном устройстве (рисунок 24).

Экспериментальное значение Тм отличается от расчетной на 2,7 % (рисунок 25).

На рисунке 26 показаны переходные процессы в результате пуска ЭД с противодействующим моментом на валу 6 Нм.

Сравнение экспериментальных и расчетных данных (рисунок 26) показало расхождение в 0,8 % по пусковому току и 4,2 % по времени переходного процесса.

а) нагрузочное устройство без ЭД

б) нагрузочное устройство с ЭД

Рисунок 24 - Нагрузочное устройство

Ш СвтрЬМ М Рое гзгопл сикав Туре

- < у-':-:-

а) эксперимент

б) расчет с помощью математической модели Рисунок 25 - Сравнение результатов определения Тм

Тек Л- * Щ Сцг&У.ь М Pcs; «.OOrrn CURSOR

25-Арг-П тл'П О.*?- „ w

а) эксперимент б) расчет с помощью математической

модели

Рисунок 26 - Осциллограммы фазного тока при пуске ЭД

Полученные результаты экспериментальных исследований хорошо согласуются с результатами расчетов по математическим моделям.

По результатам исследований, проведенных в диссертации, разработана серия прецизионных ВДПТ типа ДБМ (рисунок 27), которые успешно прошли испытания в составе быстродействующих ЭП технологических роботов серии TUR.

Рисунок 27 - Электродвигатели серии ДБМ

В приложениях представлены описания численных методов расчета магнитных полей ЭМ, результаты расчета пульсаций реактивного момента на полевых математических моделях и результаты расчета динамических параметров в пусковых режимах ЭП, полученных с помощью математической модели, а также акты использования результатов диссертации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По диссертационной работе можно сделать следующие выводы:

1) Проанализированы особенности конструкций магнитных систем роторов быстродействующих прецизионных электрических машин с высокгонергетическими постоянными магнитами. Выявлены причины пульсаций реактивного момента и перечислены наиболее эффективные методы борьбы с ними.

2) Разработана методика оптимального проектирования прецизионных электрических машин с постоянными магнитами на роторе по критерию минимума реактивного момента, с использованием полевой математической модели. Предлагаемая методика позволяет рассчитать и спроектировать магнитоэлектрический двигатель с высокой равномерностью вращения при пульсациях реактивного момента менее 1 % от номинального момента электродвигателя. Разработана также математическая модель в среде МаЫаЬ Битайтк, отличающаяся от известных тем, что

позволяет учесть и спрогнозировать влияние пульсаций реактивного момента электродвигателя на быстродействие прецизионного электропривода.

3) Показано, что пульсации реактивного момента существенно ухудшают равномерность вращения электродвигателя на частоте вращения менее 10 % сгг номинальной, что вызывает необходимость применения специальных мер для их снижения в электродвигателях, работающих в диапазоне регулирования частоты вращения от 1:10 и более.

Анализ работы вентильного электродвигателя в составе регулируемого прецизионного электропривода показал, что наибольшее влияние на динамику оказывает ограничение по пусковому току, в то время как система регулирования частоты вращения и наличие обратной связи по положению рабочего органа практически не оказывают влияния на параметры переходных процессов.

4) С учетом полученных в диссертации рекомендаций по оптимальному проектированию магнитоэлектрических машин разработана и изготовлена серия прецизионных быстродействующих электродвигателей типа ДБМ, прошедших успешные испытания на технологических роботах типа TUR

По результатам стендовых испытаний опытного образца ДБМ142-18-3 подучены экспериментальные подтверждения точности расчетов на математических моделях: расхождение расчетных и экспериментальных данных не превышает 10 %; пульсации реактивного момента составили 0,27 % от номинального момента, электромеханическая постоянная времени составила 68 мс, что хорошо согласуется с результатами математического моделирования.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в научных изданиях из перечня ВАК Министерства образования и науки РФ

1. Опалев Ю.Г. Влияние механической обработки магнитов на параметры магнитоэлектрических машин авиационного назначения./ Власов А.И., Волокитина Е.В., Никитин В.В., Опалев Ю.Г.// Электроника и электрооборудование транспорта. -2009.-№2-3.- с.47-51

2. Опалев Ю.Г. Исследование и оптимизация динамических и массогабаритных показателей вентильных электродвигателей методами численного моделирования магнитного поля./ Власов А.И., Волокитина Е.В., Никитин В.В., Опалев Ю.Г.// Электроника и электрооборудование транспорта. -2007. - №3. - с. 22-25.

3. Опалев Ю.Г. Авиационный электропривод поступательного движения для работы в диапазоне температур от минус 60 °С до плюс 70 °С./ Вишневский С.Н., Волокитина Е.В., Опалев Ю.Г., Рубцова ДА.// Электроника и электрооборудование транспорта. - 2009. - №2-3. - с. 36-40.

4. Опалев Ю.Г. Новые моментные вентильные электродвигатели для прецизионных электроприводов технологических роботов и металлообрабатывающего оборудования./ Власов А.И., Волокитина Е.В., Опалев Ю.Г.// Электроника и электрооборудование транспорта.- 2011,- №4. -с 32-35.

5. Опалев Ю.Г., Нестерин В.А., Волокитина Е.В., Данилов H.A. Новая серия отечественных вентильных электродвигателей для универсальных технологических роботов./ Волокитина Е.В., Данилов H.A., Нсстерин В.А., Опалев Ю.Г.// Электротехника. -2011 - №7. - с. 13-16.

Публикации в других научных изданиях

6. Опапев Ю.Г., Власов Л.И., Волокигина Е.В., Никитин В.В. Влияние механической обработки самарий-кобальтовых постоянных магнитов на параметры магнитоэлектрических машин// Тезисы XVII Международной конференции по постоянным магнитам, г. Суздаль, 2009. - с. 168

7. Опапев Ю.Г., Волокигина Е.В. Разработка авиационного электропривода для эксплуатации в широком диапазоне отрицательных и положительных температур// Труды XII Международной конференции "Электромеханика, электротехнологии, электрические материалы и компоненты МКЭЭЭ-2008". - Москва, 2008. - с.197.

8. Опапев Ю.Г., Волокигина Е.В., Никитин В.В. Оптимизация динамических и массогабаригных параметров вентильных электродвигателей с помощью моделирования магнигаого поля// Материалы VI Всероссийской научно-технической конференции "Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике". Чувашский государственный университет имени И.Н Ульянова. г.Чебоксары 2006. - с.93-94

9. Опалев Ю.Г., Волокигина Е.В., Власов А.И., Никитин В.В. Численное моделирование магнитного поля вентильных электродвигателей постоянного тока// Всероссийская научно-техническая конференция "Наука-производство-технологии-эколо-гия": Сборник материалов: в 7 т. - Киров: Изд-во ВятГУ, 2008. Том 3. ЭТФ. 320 с. - с. 223-225.

10. Опалев Ю.Г., Волокитина Е.В., Никитин В.В. Исследование величины магнитного потока сборных магнитных систем на численных полевых моделях//Тезисы XVI Международной конференции по постоянным магнитам г. Москва, 2007. 240 с. -с. 222-223.

Личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве:

В работах, написанных в соавторстве, автору принадлежит: проведение электромагнитных расчетов как аналитическими, так и численными методами, а также их сравнение [2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10], участие в экспериментальных исследованиях и сравнение результатов с расчетными данными [1, 3, 4, 5, 6, 7], сравнение ЭД с зарубежными образцами по удельным показателям [4], участие в разработке конструкции [3, 4, 5, 7].

Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать оперативная. Тираж 100 экз. Заказ № 714.

Отпечатано в типографии ФГБОУ ВПО "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" 428015 г. Чебоксары, Московский проспект, 15.

Введение : . ;у;:V:.'. '/'•'•■'■

Глава 1. Вентильный электродвигатель как основа быстродействующего электропривода

1.1 Особенности применения, постоянных магнитов в ВД1ІТ

1.2 Особенности конструкции магнитных систем ВДШ

1.3 Датчики обратной связи для В ДОТ

1.4 Параметры вентильного злектродвигатеїія постоянного тока, влияющие на динамику электропривода

Выводы к главе

Глава 2. Выбор конструктивных параметров ВДПТ исходя из минимума пульсаций реактивного момента

2.1Влияние'пульсаций реактивного момента на работу электродвигателя

2.2 Обмотки ВДПТ и их влияние на пульсации реактивного момента

2.3 Оптимизация геометрии зубцовой зоны ВДПТ из условия минимизации пульсаций реактивного момента

Выводы к главе 2 ' '

Глава 3. Схемотехнические решения автоматизированных электроприводов с вентильными электродвигателями постоянного тока и принципы управления

3.1 Структура автоматизированных электроприводов и принципы управления ВДПТ с помощью датчиков обратной связи

3.1.1 Принцип скалярного управления.

3.1.2 Принцип векторного управления '

3.2 Принципы бездатчиковогб управления

3.3 Влияние системы управления на быстродействие ВДПТ 82 Выводы к главе 3.

Глава 4. Исследование влияния реактивного момента в В ДОТ на быстродействие ЭП с помощью математической модели

4.1 Создание моделей вентильного электропривода в программах математического моделирования

4.2 Исследование влияния реактивного момента на параметры электродвигателя

4.3 Исследование влияния реактивного момента на быстродействие электропривода

4.4 Исследование влияния реактивного момента с помощью математической модели электродвигателя постоянного тока

Выводы к главе 4 '

Глава 5. Экспериментальные исследования

5.1 Технические характеристики объекта исследований

5.2 Определение величины пульсаций реактивного момента

5.3 Определение электромеханической постоянной времени.

5.4 Определение пусковых характеристик 120 Выводы к главе 5 122 Заключение 123 Список использованных источников 125 Приложение А (справочное). Метод конечных разностей (МКР) 140 Приложение Б (справочное). Метод конечных элементов (МКЭ) 142 Приложение В (справочное). Метод проводимости зубцовых контуров

МПЗК)

Применение робототехники в современном промышленном производстве принимает лавинообразный характер. Особенно выгодным становится применять роботов для непосредственной обработки изделий со скоростью и точностью, недостижимыми для традиционных технологий [1].

Впервые роботы стали применяться в конце 40-х годов. Это были манипуляторы, копирующие движение руки оператора с высокой точностью, предназначенные для работы с радиоактивными материалами [2]. В середине 50-х годов 20-ш века Джордж С. Девол разработал программно управляемый манипулятор, дальнейшее совершенствование которого совместно с Джозефом Ф. Энгельбергером привело к созданию в 1959 году фирмой "иштайоп" первого промышленного робота. С тех пор роботизация производств стала внедряться по всему миру.'Были разработаны роботы различного назначения для всех отраслей промышленности [1,3].

Развитию робототехники способствуют возрастающие способности электронных устройств, датчиков и программного обеспечения.

Совершенствование роботов способствовало их объединению в роботизированные технологические комплексы, а затем и в гибкие производственные си- - ' * 7/

I , V» стемы, что позволило обеспечить полную автоматизацию технологических циклов.

Подвижность частей роботов обеспечивается гидравлическим, пневматическим или электрическим приводами.

По степени управляемости приводы классифицируются как [1]:

- нерегулируемые, обеспечивающие движение звеньев с одной скоростью;

- регулируемые, обеспечивающие заданную скорость движения звеньев при изменяющихся параметрах привода;

- следящие, обеспечивающие перемещение звена с заданной точностью при произвольном задающем сигнале;

- адаптивные, автоматически выбирающие оптимальные параметры управления при изменении условий работы.

К приводам предъявляются специальные требования [1]:

- минимальные габариты и масса при высокой выходной мощности;

- стабильность характеристик в широком диапазоне нагрузок;

- высокие динамические параметры;

- фиксация положения звена при отюпрчении привода;

- температурная стабильность характеристик;

- возможность одновременной работы всех приводов звеньев.

Совершенствование систем привода за счет введения ЭП обеспечивает повышение энергетической эффективности приводной системы, т.к. ЭП является электромеханической системой с регулируемым потоком энергии, когда потребление адекватно необходимой мощности на выходном звене. ЭП, по сравнению с гидро- и пневмоприводом, обеспечивает увеличение надежности, обслуживаемости и диагностирования приводов, повышение ресурса, снижение стоимости жизненного цикла и расходов на техобслуживание. Поэтому в современных роботах пневмо- и гидроприводы вытесняются ЭП.

Наиболее распространенным является ЭП с понижающим механическим редуктором. Опыт проектирования показывает, чем выше частота вращения ЭД, тем меньше масса и габариты системы ЭД-редуктор.

Одним из вариантов ЭП является электропривод прямого действия, т.е. безредукторный ЭП.

Отсутствие редуктора снижает, прежде всего, металл о- и трудоемкость привода, уменьшает его износ, шум при работе, упрощает обслуживание. Однако, основное преимущество безредукгорных ЭП — это возможность повышения точности за счет отсутствия люфтов, существенного уменьшения мертвого хода, повышения резонансной частоты, снижения моментов сухого трения и других нежелательных факторов, вносимых редуктором. Кроме того, отсутствие редуктора позволяет обеспечить длительное сканирование с высокой частотой, скачкообразные шаговые движения и другие специальные режимы работы, требующие от ЭП высоких ускорений и частых реверсов. ЭД для такого ЭП должен быть тихоходным, что увеличивает его наружный диаметр.

Безредукторный ЭП может иметь и встраиваемую конструкцию, в которой элементы ЭД изготавливаются в виде отдельных сборочных единиц.

Встраиваемое исполнение ЭД обеспечивает компактность конструкции при непосредственном соединении ЭД с исполнительным инструментом или объектом управления, возможность наращивания момента и мощности за счет соос-, ной установки ЭД, пропуск волноводов, световодов или кабелей через центральное отверстие в роторе, которое является посадочной поверхностью. Установка статора в механизме осуществляется по его наружной поверхности.

Встраиваемая конструкция ЭД сохраняет многие свои достоинства даже в редукторных вариантах ЭП и позволяет за счет рациональной компоновки улучшить его массогабаритные показатели.

В безредукторных ЭП инерционность нагрузки, как правило, значительно превышает момент инерции ротора, поэтому ЭД должен проектироваться на наибольший удельный момент в единице массы при минимуме электрических потерь в обмотке. С этой целью ЭД должен быть многополюсным с отношением осевого размера ротора к его диаметру значительно меньше единицы.

Начало исследований по созданию ВДПТ относится к 30-м годам прошлого столетия и связано у нас в стране с именами О.Г. Вегнера, Д.А. Завалиши- , . на, Б.Н. Тихменева, а за рубежом с именами И. Александерсона, С. Виллиса, Е. Керна [4]. Ограниченные возможности ртутных вентилей и тиратронов, которые использовались в те годы для коммутации фаз обмотки ЭД, не позволили добиться серьёзных успехов в промышленном использовании полученных исследователями результатов, однако основы теории ВДПТ и понимание принципов их работы были заложены именно тогда.

ВДПТ, как новый класс ЭД, был реализован лишь к началу 60-х годов в связи с успехами в области полупроводниковой техники. В те и последующие годы существенный вклад в развитие теории и практики систем ЭП с ВДПТ внесли отечественные (А.К. Аракелян, А.А. Афанасьев, В.А. Балагуров, А.Н. Бертинов, Д.А. Бут, А.И. Важнов, А.А. Дубенский, КВ. Донской, ЛЯ Зиннер, Б.А. Ивоботенко, Н.Ф. Ильинский, Ю.И. Конев, И.Н. Лебедев, В.К. Лозенко, В.П Миловзоров,

A.C. Михалев, И.Е. Овчинников, И.Л. Осин, А.Д. Поздеев, А.И. Скороспешкин и др.) и зарубежные (Н. Бейлсфорд, В. Хайсерман - США, Каварадо Матасаро - Япония, Б. Цаубитцер, X. Моцала - ФРГ) ученые и инженеры.

Применению ПМ в системах возбуждения ЭМ (в ЭД и генераторах) в значительной мере способствовали исследования в области теории и расчета магнитоэлектрических машин, разработка способов намагничивания и стабилизации постоянных магнитов. Важнейшие работы по этим проблемам были выполнены

A.C. Кантером, Т.Г. Сорокером, А.Н. Ларионовым, H.H. Разумовским, А.М. Сен-кевичем, А.И. Бертиновым, В.А. Балагуровым, В.А. Нестериным и др.

Разработка ПМ из РЗМ способствовала значительному росту удельных показателей ВДГТГ. На основании расчета процесса намагничивания ПМ из РЗМ, а также многочисленных экспериментальных исследований, под руководством

B.А. Нестерина было разработано специальное технологическое оборудование (типа УИН) для намагничивания редкоземельных ПМ в составе роторов ЭД [5]. -Намагничивание производится в индукторах, специально разрабатываемых для каждого типоразмера ПМ либо ротора ЭД.

За рубежом намагничивающие установки производятся такими фирмами, как LDJ, США; Magnet Phisik, Германия и др. - М/Л: <у' '<1 ч j 4 f *f f f t

Развитию методов моделирования электромагнитных полей и параметров ЭМ большое внимание уделяли в своих трудах В.А. Апсит, К. Бинс, Г.А. Гринберг, Я.Б. Данилевич, В.В. Домбровский, К.С. Демирчан, A.B. Иванов-Смоленский, П. Лауренсон, A.A. Терзян и др.

Методы математического моделирования переходных процессов ЭМ содержатся в трудах А.И. Важнова, А.И. Вольдека, И.А. Глебова, A.A. Горева, И.П. Копылова, Г. Крона, Ш.И. Лутидзе, Р. Парка, Е.Г. Плахтьшы, И.М. Постникова, Г. А. Сипайлова, И.И. Трещева.

Теория ВДПТ находится в стадии интенсивного развития [6]. Её специфические особенности связаны не только, например, с дискретными и нелинейными свойствами электромеханического преобразователя, но и с выбором вычислительных методов, пригодных для расчета объединенных электронных и электромашинных цепей. Целостное становление теории ВДГТГ стало возможным в 70-е - 80-е годы 20-го века, когда появились мощные технические и алгоритмические средства расчета сложных электрических цепей этого типа, позволившие реализовать и качественно новый уровень теории электромеханического преобразования энергии. ,

ЭП с ВДГГГ является сейчас одним из самых перспективных. Это объясняется его высокой перегрузочной способностью, большой гибкостью и многофункциональностью, программируемостью, возможностью построения высококачественных систем управления, хорошими регулировочными свойствами, разнообразием конструкций и схем, бесконтактностью, возможностью работы в тяжёлых условиях эксплуатации, большим сроком службы и высокой надёжностью [7].

Высокомоментные ВДГТГ с возбуждением от редкоземельных ПМ, предназначенные для таких ответственных прецизионных ЭП, как приводы подачи в станках с ЧПУ и технологических роботах, по праву считаются новейшими достижениями мирового электромашиностроения. На протяжении последних двадцати лет эти ЭД выпускаются всеми передовыми западными фирмами и их параметры совершенствуются по мере появления новых высокоэнергетических ПМ. Среди лучших зарубежных ВДГТГ этого типа следует отметить серии 1РТ5,1РТ6, 1БТ7 (фирма 8ГЕМЕ№>) и другие подобные аналоги известных электротехнических фирм [8 - 10].

ВДГТГ в составе ЭП промышленного робота должны удовлетворять специфичному комплексу требований: высокая плавность и точность хода, минимальные масса и габариты, высокие динамические показатели, высокий удельный момент, устойчивость к перегрузкам, низкое энергопотребление, простота конструкции и минимальная стоимость. »

Эта специфика определяется распространенным в настоящее время модульным принципом построения роботов [11] из ограниченного числа относительно независимых унифицированных устройств — модулей и необходимостью размещения ЭД непосредственно в сочленениях конструктивной схемы робота (рисунок 1). Наиболее жесткие требования предъявляются к быстродействию, перегрузочной способности электродвигателя, массогабаритным показателям, экономичности, надежности и ресурсу.

М1 - Мб - электродвигатели Рисунок 1 - Расположение ЭД в технологическом роботе

В настоящее время одной из существенных проблем при применении ВДГТГ с возбуждением от ПМ в прецизионном оборудовании является "залипание" ротора обесточенного ЭД, которое приводит к ухудшению равномерности движения рабочего органа ЭП. Указанный недостаток возникает из-за ПРМ, создаваемых взаимодействием магнитного поля ПМ с зубцами статора.

Данному вопросу посвящено множество публикаций и исследований, например [12 - 22], но преобладающая часть из них это оптимизация уже существующей МС. Рассмотрение вопросов проектирования магнитоэлектрических машин с зубцовым статором, обладающими высокой равномерностью вращения в литературе практически не встречается. .^ • ;

Таким образом, проблема создания быстродействующего широкорегули-руемого ЭД с высокой равномерностью частоты вращения является актуальной научно-технической задачей. '

Объект исследования - магнитоэлектрическая машина с возбуждением от высокоэнергетических редкоземельных постоянных магнитов.

Предмет исследования - влияние ПРМ обесточенной магнитоэлектрической машины на её работу в различных режимах. з^ёта влшийя/^жсащй . • реактивного момента В Д1ТГ с возбуждением от высокоэнергетических РЗМ ПМ на динамические процессы как в самом ЭД, ;так и в ЭП на его основе и разработка метода проектирования магнитоэлектрической машины с высокой равномерностью частоты вращения, удовлетворяющей требованиям применения, в промышленных роботах и прецизионном металлообрабатывающем оборудовании.

Для достижения поставленной цеди решаются следующие задачи: i

- выявление и анализ физических причин возникновения ПРМ обесточенного ВДПТ с возбуждением от высокоэнергетических ПМ с целью разработки методов ослабления этих пульсаций;

- систематизация и анализ конструктивных методов борьбы с ПРМ в целях выбора наиболее эффективного способа;

- оптимизация МС магнитоэлектрической машины методом конечных элементов на полевых ММ по критерию минимума ПРМ;

- оценка влияния ОС САУ на динамические параметры ВДПТ с помощью компьютерных ММ; ■ ' : i

- оценка влияния ПРМ на динамические параметры ЭП и на равномерность частоты вращения ВДПТ с помощью! компьютерного математического моделирования; '

- проведение экспериментальных исследований ЭП с ВДПТ в переходных режимах с целью проверки достоверности результатов математического моделиi рования, основных положений и выводов диссертации.

Методы исследования. При выполнении работы были использованы аналитические и численные методы моделирования электромагнитных процессов в ЭП на базе ВДПТ с возбуждением от высокоэнергетических ПМ. Исследования i i , , i магнитных полей и оптимизация геометрий'МС проводились с использованием метода конченых элементов. Анализ переходных процессов в ЭП выполнялся на ММ. Для реализации моделей были применены стандартные программные системы: Elcut, Mathlab Simulink, AutoCad, T-Flex, Inventor, MS Excel;, Mathcad. Эксi J . I

I - * - , • • •• 1. . . ' ' 12 периментальные исследования проводились на опытном образце ДБМ142-18-3 с преобразователем частоты 872408 методом сравнительного анализа.

Достоверность полученных результатов обеспечена адекватностью и корректностью примененных в работе методов моделирования и подтверждается результатами сравнения с экспериментальными данными. ,

Научная новизна работы заключается в следующем:

- в результате исследований влияния геометрии МС на ПРМ уточнена методика проектирования ВДГТГ в части выбора соотношений основных геометрических параметров. Установлено, что при возможности выбора близких значение чисел зубцов, предпочтение следует отдать варианту с двухслойной обмоткой, позволяющему снизить пульсации реактивного момента в 1,5-2 раза. Выявлено, что увеличение воздушного зазора от 1 до 1,5 мм амплитуда ПРМ уменьшается в 2,4 раза при одновременном снижении магнитного потока всего на 7,1 %;

- разработана ММ ЭП, позволяющая учесть влияние ПРМ, с помощью которой исследовано влияние ПРМ ВДПТ с ПМ на равномерность частоты вращения и динамические параметры в составе ЭП. Установлено, что ПРМ оказывают существенное влияние на динамические параметры ВДПТ при частоте вращения

Л, Т, ■ "у4 ч^ч, > \ , ' * менее 10 % от номинальной; (С ^Х

- с учетом рекомендаций, полученных в диссертации, разработана, изготовлена и прошла успешные испытания серия отечественных прецизионных ВДПТ с ПМ для быстродействующих мехатронных модулей технологических роботов.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- выработаны рекомендации по снижению ПРМ, путем оптимизации МС ВДПТ, обеспечивающие высокую равномерность частоты вращения;

- разработана ММ прецизионного ЭП, основанная на ВДПТ с ПМ, позволяющая учитывать ПРМ ЭД и их влияние на динамические параметры ЭП;

- изготовлена серия ЭД для быстродействующих прецизионных мехатронных модулей технологических роботов, получены экспериментальные подтверждения результатов расчетов по ММ на примере ДБМ142-18-3.

Реализация результатов работы. Разработанные в рамках диссертационной работы методы и рекомендации, использовались- при проектировании ВДПТ серди ДБМ для работы в составе ЭП промышленных роботов и другого прецизионного металлообрабатывающего оборудования. ,. .

Апробаций работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, и,Симпозиумах: Всероссийская научно-техническая конференция "Наука-прбйзводста^ Вятский государственный университет г. Киров, Россия, 2007 г.; VI Всероссийская научно-техническая конференция "Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике" Чувашский ^государственный университет имени И.Н. Ульянова г. Чебоксары, Россия, 7-9 июня 2006 г.; Международная-конференция по постоянным магнитам г. Суздаль, Россия, 17-21 сентября 2007 г.; Всероссийская научно-техническая конференция "Наука-производство-технологии-экология" Вятский государственный университет г. Киров, Россия, 2008 г.; XII Международная конференция "Электромеханика, электротехнологии, электрические материалы и компоненты" МКЭЭЭ-2008 г. Алушта, Украина, 29 сентября -4 октября 2008 г.; XVII Международная конференция по постоянным магнитам г. Суздаль, Россия, 21-25 сентября 2009 г. ■ :* . ,

• V ' >' ' ' Связь работы с научными прбграммами, темами. Работа связана с тех

• ' 4 * " ническим заданием

ГГГОО ОАО "АВТОВАЗ"1

На разработку вентильных электродвигателей с возбуждением от высокоэнергетических редкоземельных постоянных магнитов" и выполняется в рамках реализации инвестиционного проекта государственного значения: "Разработка и освоение производства гаммы отечественных универсальных технологических1 роботов для массовых автоматизированных производств гражданской машиностроительной продукции". №7410.0810000.05.В08 от 11.12.2007 г. !••'•'

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ. Личный вклад автора. Научные положения и результаты, изложенные в диссертации, получены автором лично/ • | - у

I • ■

1 С 03.10.2011 переименовано в ООО "ВМЗ" , . ' ' 14 :

Выводы к главе 5

1) Экспериментально определены основные параметры ЭД, влияющие на быстродействие ЭП.

2) Величина ПРМ исследуемого ЭД составила 0,273 % от Мном.

3) Электромеханическая постоянная времени исследуемого ЭП составила

68 мс.

4) Время переходного процесса при пуске ЭП с нагрузкой на выходном валу 6 Н'м при токе ограничения 24,2 А составило 72 мс.

5) Получены экспериментальные подтверждения результатов расчетов, проведенных в главах 2 и 4 при математическом моделировании.

В результате проведенных в диссертации исследований можно сделать следующие выводы: г : \ ; ;

1) Проанализированы особенности конструкций. магнитных систем роторов быстродействующих прецизионных электрических машин, с высокоэнергетическими постоянными магнитами. Выявлены причины пульсаций реактивного момента и перечислены наиболее эффективные методы, борьбы сними. 1

2) Разработана методика оптимального проектирования прецизионных электрических машин с постоянными магнитами на роторе по критерию минимума реактивного момента, с использованием полевой математической модели. Предлагаемая методика позволяет рассчитать и спроектировать магнитоэлектрический двигатель с высокбй равномерностью вращения при пульсациях реактивного момента менее 1 % от номинального момента электродвигателя. Разработана также математическая модель в среде - МаШаЬ БтиНпк, отличающаяся от известных тем, что позволяет учесть и спрогнозировать влияние пульсаций реактивного момента электродвигателя на быстродействие прецизионного электропривода. : ; . ' • " ' ' '.'^ФУ^^'Х'

3) Показано, что пульсации реактивного момента существенно ухудшают равномерность вращения электродвигателя на частоте вращения менее 10 % от номинальной, что вызывает необходимость применения специальных мер для их снижения в электродвигателях, работающих в диапазоне регулирования частоты вращения от 1:10 и 1э6лее.

Анализ работы вентильного электродвигателя в составе регулируемого прецизионного электропривода показал, что наибольшее влияние на динамику оказывает ограничение по пусковому току, в то время как, система ре! гулирования частоты вращения и наличие обратной связи по положению рабочего органа практически не оказывают влияния на параметры переходных процессов. ! ■]■■.

1 " • 123 . . ' .

4) С учетом полученных в диссертации рекомендаций по оптимальному проектированию магнитоэлектрических машин разработана и изготов

I ' лена серия прецизионных быстродействующих электродвигателей типа ДБМ, i прошедших успешные испытания на технологических роботах типа TUR.

По результатам стендовых испытаний опытного образца ДБМ 142-18-3 получены экспериментальные подтверждения точности расчетов на математических моделях: расхождение расчетных и экспериментальных данных не превышает 10 %; пульсации реактивного момента составили 0,27 % от номинального момента, электромеханическая постоянная времени составила 68 мс, что хорошо согласуется с результатами математического моделирования. I I

1. Конюх B.J1. Основы робототехники. Ростов н/Д: Феникс, 2008. - 281с.

2. Фу К., Гонсалес Р., Ли К. Робототехника: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 624с.

3. Шахинпур М. Курс Робототехники: Пер. с англ. М: Мир, 1990. - 527с.

4. Овчинников И.Е. Вентильные электрические двигатели и привод на их основе (малая и средняя мощность) / И.Е. Овчинников : Курс лекций. — СПб.: КОРОНА-Век, 2006. 336 с.5 http://www.chuvsu.ru/~emtep/pm.html

5. Аракелян А.К., Афанасьев A.A. Вентильные электрические машины в системах регулируемых электроприводов: Учебное пособие для вузов: В 2 т. Т.1. М.: Высш. шк., 2006 - 596 с.

6. Опалев Ю,Ґ., Нестерин В.А., Волокитина Е.В., Данилов HÜÄ. Новая серия отечественных вентильных электродвигателей для универсальных технологических роботов//Электротехника. 2011 - №7. - с. 13-16.8 www.aeg.com

7. Siemens. Simodrive 611, Simovert Masterdrives MC. 1FK6 Synchronous Motors.10 www.tgdrives.cz

8. Вентильные электродвигатели малой мощности для промышленных роботов / Косулин В.Д., Михайлов Г.Б., Омельченко В.В., Путников В.В. — JL: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1988. 184с.

9. Gieras J.F., Wing M. Permanent magnet motor technology: Design and application. -New York: Marcel Dekker, Inc, 2002. 590p.

10. Афанасьев A.A., Макаров B.A., Никифоров B.E., Чихняев В.А., Кириллов

11. C.B. Реактивный момент обесточенного вентильного двигателя с магнитами на ярме ротора // Электротехника. 1989. - №3. - с.32-36

12. Adrian Miot, Marian Lukaniszyn. Optimization of the PM array of brushless DC- motor for minimum cogging torque // Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napedow і Pomiarow Elektrycznych Politechniki Wroclawskiej, 2008 www.pdfgeni.com/book

13. Лузин М.И. Магнитоэлектрический вентильный двигатель с улучшенными массогабаритными показателями и малым значением момента "залипання" ротора//Электричество. 2010. - №6. - с.45-48

14. Studer С., Keyhani A., Sebastian Т., Murthy S.K. Study of cogging torque in permanent magnet maschines/ЛЕЕ IAS 1997. www.pdfgeni.com/book

15. Adrian Miot, Marian Lukaniszyn. Optimization of the PM array of brushless DC motor for minimum cogging torque/ZPrace Naukowe Instytutu Maszyn, Napedow і Pomiarow Elektrycznych Politechniki Wroclawskiej, 2008. p.169-174 www.pdfgeni.com/book

16. Tudorache Т., Melcescu L., Popescu M., Cistelecan M. Finite Element Analysis of Cogging Torque in Low Speed Permanent Magnets Wind Generators 2008. www.pdfgeni.com/book

17. Guo Y.G., Zhu J.G., Ramsden V. S. Calculation of cogging torque in claw pole permanent magnet motors. 2007.www.pdfgeni.com/book

18. Tudorache Т., Fireteanu V. Numerical models and optimization of DC brushless motors// Variable reluctance electrical machines. Technical university of Cluj-Napoca. 17.09.2002.www.pdfgeni.com/book

19. Рымша B.B., Радимов И.Н., Чан Тхи Тху Хыонг. Проектный синтез вентильного двигателя с постоянными магнитами. 2008

20. Левин А.В. Электрический самолет. От идеи до реализации / АВ. Левин, И.И. Алексеев, С.А. Харитонов, Л.К. Ковалев // М.: Машиностроение, 2010. -288 с.

21. Волокитина Е.В. Исследование и разработка быстродействующего вентильного электропривода органов управления новых самолетов: Диссертация . канд. техн. наук. Чебоксары: ЧТУ, 2006 - 196 с.

22. Справочник по электротехническим материалам. В 3-х т. Под ред. Ю.В. Корицкого и др. Т. 3. Изд. 2-е, перераб. JL, "Энергия", 197626 http://www.NdFeB.ru27 http://www.ndfeb.ru/articles/how.htm28 http://www.magn-ms.ru/products/magnets/magnjpar.html

23. Мишин Д.Д. Магнитные материалы. М.: Высшая школа, 1991. — 383 с.

24. Опалев Ю.Г., Вишневский С.Н., Волокитина Е.В., Рубцова JI.A. Авиационный электропривод поступательного движения для работы в диапазоне температур от минус 60 °С до плюс 70 °С//ЭЭТ. 2009. - №2-3. - с. 36-40.

25. Кекало И.Б., Менушенков В.П. Быстрозакаленные магнитотвердые материалы системы Nd-Fe-B. М.: МИСиС, 2000. 117 с.

26. Лукин A.A. Влияние неоднородности химического состава и текстуры на магнитные свойства спеченных образцов (Nd,Dy,Tb)-(Fe,Ti)-B // Металлы. 1996. №2. с. 131-137.

27. Nishio Н., Yamamoto Н., Nagakura М., Uehara М. Effects of machining on magnetic properties of Nd-Fe-B system sintered magnets // IEEE Trans, on Magnetics. 1990. V.*26. No.l. P.P. 257-261.

28. Опалев Ю.Г. Влияние механической обработки магнитов на параметры магнитоэлектрических машин авиационного назначения./ Власов А.И., Волокитина Е.В., Никишн В.В., Опалев Ю.Г.//ЭЭТ. 2009. - №2-3. - с. 47-51

29. Менушенков В.П. Новые магнитотвердые материалы, вопросы использования и область гфимененияЮлектротехника. -1999. №10. - с. 1-4.

30. Кудреватых Н.В., Остоушко A.A., Тарасов E.H. и др. исследование деградации магнитных свойств постоянных магнитов из сплава Nd-Fe-B в солевых растворах и водородных средах при наличии покрытий // Электротехника. -1999. №10. - с. 20-23.

31. Волокитина Е.В., Шалагинов В.Ф Опыт использования постоянных магнитов неодим-железо-бор в ручном электроприводе для медицины // Электротехника. 2004. - №8 - с. 41-45.

32. Жуков В.П., Нестерин В.А. Высокомоментные вентильные электродвигатели серии 5ДВМ // Электротехника. 2000. - №6. - с. 19-21.

33. Опалев Ю.Г., Волокитина Е.В., Власов А.И. Новые моментные вентильные электродвигатели для прецизионных электроприводов технологических роботов и металлообрабатывающего оборудования// ЭЭТ,- 2011.-№4.-с. 32-35.

34. Вентильные электрические машины в системах регулируемых электроприводов: Учеб. пособие для вузов: В 2 т. Т2 / А.К. Аракелян, A.A. Афанасьев. М.:Высш.шк., 2006. - 518 с.

35. Определение возможности создания бесконтактного синхронного электродвигателя мощностью 55 кВт. Отчет о НИР/ ОАО "ЧЭАЗ", Научные руководители A.A. Афанасьев, В.А. Нестерин. Чебоксары, 2005 -132 с.

36. Волокитина Е.В., Свиридов В.И., Шалагинов В.Ф. Вентильные электродвигатели с постоянными магнитами для электроприводов полностью электрифицированного самолета // Труды IV Междунар. симпоз. ЭЛМАШ-2004. М: "Интерэлектромаш", 2004. г с. 172-17/7.

37. Адволоткин Н.П., Овчинников ИЕ. Вентильные электродвигатели с постоянными магнитами. (Электромеханическая часть). Вып. 1(11), 1986 84 с.

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

39. Балагуров В.А. Новые магнитные материалы и разработка магнитоэлектрических машин//Тр. МЭИ. Применение постоянных магнитов в электромеханических системах. 1982. — вып. 562. — с. 6-13.

40. Применение магнита Nd-Fe-B в электрических машинах и его сравнение с несколькими другими постоянными магнитами. /ВЦП ГР- 65229. —

41. Горький, 29.02.88 -17с. Пер. ст.: Renyan T., Lianfa G., Yicheng С. : at the- •>' fr8th International Workshop on Rare-Earth magnets and their applications, 6-8 * may, 1985, Dayton.- p. 43-53.

42. Аракелян A.K., Афанасьев A.A. Вентильные электрические машины и регулируемый электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1997. - 4.1. — 507 с.

43. Волокитина Е.В., Шалагинов В.Ф. Особенности применения постоянных магнитов в вентильных электродвигателях авиационных электроприводов// Электротехника. -2003. №7. - с. 55-60.

44. Исследование и изготовление экспериментальных образцов магнитных мозаичных систем ПМ из сплава самарий-кобальт для вентильных двигателей: Отчет о НИР/ НПО "Магнетон"; Руководитель М.А. Чохели. дог. 258, Владимир, 1992. - 13 с.

45. А.И. Гриднев Практическая реализация роторов вентильных двигателей, оптимизированных по магнитному потоку. / Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Вентильные электромеханические системы с постоянными магнитами". М., 1989. с. 85.

46. Садовский Л. К. Перспективы применения новых типов двигателей в современных регулируемых и следящих электроприводах // Приводная техника. 2003 - №2. - с.31-40.

47. Опалев Ю.Г., Волокитина Е.В., Никитин В.В. "Исследование величины магнитного потока сборных магнитных систем на численных полевых моделях". Доклад на XVI международной конференции по постоянным магнитам г. Суздаль, 2007 г.

48. Опалев Ю.Г., Волокитина Е.В., Власов А.И., Никитин В.В. Исследование и оптимизация динамических и массогабаритных показателей вентильных электродвигателей методами численного моделирования магнитного поля.//ЭЭТ. 2007. - №3.

49. Моделирование электромагнитных полей вентильных электродвигателей. Часть I: Холостой ход. Отчет о НИР № 03 179/2 - 2007 / ОАО "Электропривод". Руководитель Е.В. Волокитина. Киров, 2007. - 88 с.

50. Проведение экспериментальных исследований по результатам проекгирования вентильных электродвигателей. Акт №8Б-135-90. Киров: ОАО "Электропривод". -1990.

51. Окунеева H.A. Разработка и исследование электропривода для нефтедобывающих насосов с погружным магнитоэлектрическим двигателем: Автореферат дис. канд. техн. наук. Москва, 2008. - 20 с.

52. Некрасова Ю.Ю. Новые топы синхронных ВТСП электрических машин с радиально-тангенциальными постоянными магнитами: Автореферат дисс. . канд. техн. наук.- Москва, 2009.- 22 с.

53. Голованов Д.В. Синхронные ВТСП двигатели с постоянными магнитами: Автореферат диссканд. техн. .наук.- Москва, 2009.- 23 с.

54. Дежин Д.С. Синхронные электрические двигатели на основе массивных высокотемпературных сверхпроводников и постоянных магнитов: Автореферат дисканд. техн. наук. Москва, 2008. - 23 с.

55. Кайшаури Т.Н., Туманов Д.А. Вентильные двигатели с уменьшенным расходом материала постоянного магнита/ТТезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Вентильные электромеханические системы с постоянными магнитами". М., 1989. с. 84.

56. Власов А.И. Магнитоэлектрический стартер-генератор в системе электроснабжения самолетов нового поколения: Автореферат дис. . канд. техн. наук.- Чебоксары: ЧТУ, 2010.-20 с.

57. Исследования по определению оптимальных параметров и структуры СЭС ПЭС. Разработка технических требований к СЭС ЕЭС, ее функциональным элементам и электроприводам СКВ ПЭС: Отчет о НИР №07541911.03-Ю0/2-2009/ОАО "Электропривод" Киров, - 2009. - 157 с.

58. Шумов Ю.Н. Состояние и тенденции развития сверхскоростных электрических машин средней и большой мощности/ТПриводная техника. 2009. -№1. - с. 32-43.

59. Ситин Д.А. Магнитные системы синхронных электрических машин с редкоземельными постоянными магнитами и повышенной частотой вращения: Автореферат дис. канд. техн. наук.- Москва, 2009.- 24 с.

60. Левин А.В., Лившиц Э.Я. Композиционные материалы в конструкциях роторов высокооборотных электрических машин//Электричество. 2004. -№10. - с. 37-42.

61. Управляемые бесконтактные двигатели постоянного тока/НП. Адволот-кин, В.Т. Гращенков, Н.И. Лебедев и др. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр.1. Огд-ние, 1984. 160с.

62. Композиционные материалы: Справочник/В.В. Васильев, В.Д. Протасов, В.В. Болотин и др. Под общ. ред. В.В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского. -М.: Машиностроение, 1990. 512с.

63. Композиционные материалы: В 8-ми т. Пер. с англ. Под ред. JL BpaytMa-на, Р. Крока. М.: Машиностроение, 1978. - Т.З. Применение композиционных материалов в технике/Под ред. Нотона, 1978.-511с.

64. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. М.: Высшая школа, 1985. -265 с.

65. Jewell G.W. High performance electrical machines/ZProceedings of the 18th International Workshop on High Performance Magnets and their Applications1. Annecy, France, 2004.

66. Галтеев Ф.Ф., Морозов В.Г., Стромов B.M., Тыричев П.А. Электрические генераторы высокой частоты вращения для автономных систем//Труды МЭИ. Электромеханические системы с постоянными магнитами. 1981. -вып.523.-с. 10-15.

67. Шаров B.C. Высокочастотные и сверхвысокоскоростные электрические машины.-М.: Энергия, 1973.-248 с.

68. Куликов Н.И., Елизарова Т.А., Куликова Т.В., Сухов Д.В., Хрупачев О.Ю. Исследование и разработка быстродействующих вентильных двигате-лей//Электричество. 2002. - №5. - с. 11-21

69. Датчик положения ротора вентильного электродвигателя. Патент SU 1372514 Al