автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Герметичный синхронный реактивный электродвигатель с подмагничивающим диском

005002930

на правах рукописи

Каляев Владислав Евгеньевич

ГЕРМЕТИЧНЫЙ СИНХРОННЫЙ РЕАКТИВНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С ПОДМАГНИЧИВАЮЩИМ ДИСКОМ

Специальность 05.09.01 - «Электромеханика и электрические аппараты»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

-1 ДЕК 2011

\

Томск-2011

005002930

Работа выполнена на кафедре «Электропривода и автоматики» Севере» технологического института - филиале Федерального государственного бюдж ного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ»

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Щипков Александр Андреевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Обрусник Валентин Петрович;

кандидат технических наук, доцент Теплов Алексей Иванович.

Ведущая организация: Открытое акционерное общество

"Сибэлектромотор", г. Томск

Защита состоится « 23 » декабря 2011 г. в 15:00 часов на заседании совё по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.269.11 при ФГБС ВПО НИ ТПУ по адресу: 634034, г. Томск, ул. Усова, 7, ауд.217.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВГ НИ ТПУ по адресу: г. Томск, ул. Белинского, 55.

Автореферат разослан « 22. » 2. 2011 г.

Ю.Н.,

Ученый секретарь совета к.т.н., доцент ИИ Ю.Н. Дементьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Известно, что применение машин и аппаратов герметического типа (реакторы, газодувки, центрифуги, сепараторы, компрессоры, насосы и т. д.) позволяет коренным образом улучшить и создать новые прогрессивные химико-технологические процессы, отличающиеся непрерывностью, меньшими затратами и существенным улучшением условий труда.

Как показала практика, сложнее всего обеспечить необходимую герметизацию в местах ввода в аппаратуру и машины движущихся деталей: вращающихся валов и совершающих поступательно-возвратное движение штоков.

Доказано, что для нормального функционирования технологических агрегатов с сальниками и торцевыми уплотнениями необходима их подтяжка и замена набивки, а также постоянное наблюдение за их работой, что для производств с вредными и агрессивными средами представляет собой достаточно серьезную проблему.

Агрегаты с герметическими электродвигателями отличаются тем, что вращение рабочего органа у них производится посредством вращающегося магнитного поля, передающего крутящий момент через герметичную перегородку, установленную в зазоре между статором и ротором. На этом принципе строятся изобретения (использующие как известные, так и существенно отличающиеся от прежних подходы), патентующие новые системы передачи движения внутрь аппарата и обеспечивающие полную герметичность машины.

Ротор и вал такого электродвигателя непосредственно соприкасаются с компонентами, которые поступают в химико - технологическую машину или получаются в ней в результате реакций. Обмотка и сталь статора отделены перегородкой и находятся вне рабочей среды, тем самым надежно защищены от разрушающего воздействия. Таким образом, внедрение герметичных электроприводов положительно сказывается на снижении травматизма и сокращении профессиональных заболеваний, позволяет работать обслуживающему персоналу при нормальных условиях, без средств индивидуальной защиты.

Отметим, что перегородка является важнейшей частью большинства предлагаемых конструкций герметичных электромеханических преобразователей цилиндрического исполнения. Ее изготовление, установка в расточку статора и приварка концов требуют в большей мере, чем какой-либо другой элемент двигателя, тонких технологических приемов, что является достаточно трудоемким процессом. Этого можно избежать, используя электрические машины дисковой конструкции.

Кроме того, к преимуществам дисковых электродвигателей можно отнести и удобство встраивания, максимальную простоту стыковки с рабочим органом машины, применение в безредукторных системах (работа при малых оборотах), а также возможность реализовать малоотходную технологию массового производства с улучшенным использованием объема и т.д. Однако такие электромеханические преобразователи до настоящего времени не получили широкого распространения, так как при их разработке необходимо учитывать следующие особенности: неуравновешенная сила осевого магнитного притяжения в однопакетных образ-

цах, требующая применения радиально - упорных подшипников; повышен*, момент инерции зубчатого ротора, усложняющий работу механизмов с реверса и быстрым торможением; увеличенные потери трения в подшипниках и ротора воздух.

Отсутствие общепризнанных, хорошо апробированных опытом инжен ных методик электромагнитных расчетов герметичных дисковых электричек машин (сложность заключается в необходимости расчета объемных электром нитных полей, что связано с неравномерным распределение индукции в радиа ном направлении и допущение о плоскопараллельности поля не является доп тимым), а также многофакторность и многокритериапьность возможных проце; оптимизации предполагают применение специализированных пакетов программ

Сегодня разработка трехмерных моделей электрических машин является туальной задачей. При анализе конструкций герметичных дисковых электри ских машин необходим точный учет наличия большого воздушного зазора, симметрии магнитной цепи, влияния ее насыщения (ярма и полюсов статора) выходные характеристики и т. п. Но расчет поля, как правило, не является caí целью разработчика, так как его задача - синтез оптимальных соотношений р меров и параметров электрической машины по заданным выходным параметр Это диктуется дороговизной и дефицитностью используемых материалов (в о бенности имеет значение при современной тенденции применения магнитов с i сокой удельной энергией), а также потребностью в разработке принципиально вых конструкций, подлежащих детальному исследованию. В случае проектиро ния герметичных приводов нарушается, как правило, привычная схема выб< двигателя. Лишь изредка удается подобрать готовый электромеханический п образователь, удовлетворяющий в определенной степени поставленным требо ниям. Более типичная ситуация - разработка герметичного двигателя для к кретного механизма. Поэтому большой интерес представляет выяснение потен альных возможностей исследуемого типа систем в широком диапазоне измене! геометрии активной зоны и используемых конструкционных материалов.

Таким образом, проектирование герметичных дисковых электрических шин возможно только на основе компьютерной модели, которая сочетает в с алгоритмы оптимизации с методами расчета и анализа трехмерного магнитн поля.

Целью диссертационной работы является решение вопросов, связанных разработкой и исследованием конструкции герметичного дискового синхронш электродвигателя на основе моделирования электромагнитных процессов в : тивной зоне электрической машины.

В связи с этим необходимо решить следующие задачи:

- дать анализ состояния вопроса определения параметров и рабочих хар теристик дисковых электрических машин;

- предложить новую конструкцию герметичного двигателя с улучшеннь энергетическими и массогабаритными показателями;

- выбрать и развить метод исследования электромагнитных процессов, п исходящих в активной зоне и создать математическую модель двигателя, учи вающую особенности дисковой конструкции;

- разработать методику и алгоритм, позволяющие получить точное выражение для расчета электромагнитного момента, пригодное для проведения оптимизационных расчетов, на их базе создать программное обеспечение;

- экспериментально исследовать макетный образец с целью подтверждения правильности выбранного метода расчета;

- выработать рекомендации по проектированию машин данного типа для различных потребителей (синтезу нужных механических характеристик по техническим и технологическим соображениям).

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовалась теория электрических машин и электромагнитного поля, методы математического анализа, включая векторный анализ, методы математического моделирования и нелинейного программирования (случайный поиск), методы численного решения задач интегрирования.

Экспериментальные исследования опытного образца синхронного двигателя проводились на специальном стенде в лаборатории электрического привода СТИ НИЯУ МИФИ.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- создана математическая модель магнитной системы герметичного синхронного реактивного электродвигателя с подмагничивающим диском (ГСРДсПД) для анализа электромагнитных процессов на основе решения интегральных уравнений магнитного поля;

- разработана математическая модель расчета моментных характеристик герметичного электромеханического преобразователя, отличающаяся численной реализацией метода разделяющей плоскости;

- предложен алгоритм параметрической оптимизации ГСРДсПД с поиском величины максимального удельного момента.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций в диссертационной работе обосновывается хорошим совпадением результатов расчетно-теоретического исследования с данными эксперимента, полученными на макетном образце для различных режимов работы исследуемого двигателя.

Практическая ценность результатов работы определяется следующим:

- разработана новая конструкция герметичного синхронного реактивного дискового электродвигателя, для усиления величины основного магнитного потока в воздушном зазоре которого размещен подмагничивающий диск;

- определено влияние геометрии магнитной системы ГСРДсПД на его энергетические показатели;

- создан пакет программ, который позволяет производить оптимизационные расчеты и анализ электромагнитных процессов в электрических машинах (в том числе и оригинальных конструкций, для которых отсутствуют инженерные методики расчета) с целью уменьшения массо - габаритных показателей при сохранении энергетических (электромагнитных) характеристик;

- выработаны практические рекомендации по электромагнитному расчету ГСРДсПД различной конфигурации (различным соотношением числа зубцов статора и ротора) с внешними диаметрами от 70 до 120 мм, полученные на основе анализа имеющегося опыта разработки и исследований с использованием пред-

ложенной математической модели.

Основные положения, выносимые на защиту:

- конструкция дискового синхронного реактивного электродвигателя с г магничивающим диском, позволяющая расширить область использования гер тачных электрических машин;

- алгоритм оптимизации ГСРДсПД по критерию максимума удельного мента, построенный на базе методов интегрирования по источникам поля и ра: ляющей плоскости;

- рекомендации к расчету ГСРДсПД с требуемыми моментными характе стиками при заданных габаритных показателях.

Реализация результатов работы. Разработанный пакет прикладных л грамм используется в ОАО "Сибирский химический комбинат" при проектирс нии эффективных магнитных систем и магнитопроводов сложной конфигура! (отчет о НИР "Физико-математическая модель и программное обеспечение , расчета магнитных систем с постоянными магнитами" № ГР 01.2.00317187; И № 0220.0 503697).

Основные положения теоретических исследований диссертационной раб< вошли составной частью в отчет по х/д тематике №8-6/07 от 20.02.2007 г. «Раз ботка бесконтактного двигателя для сканирующего устройства ДРГ-1еЮ», а т же использованы при разработке новых типов электромеханических преобразс телей для герметичных машин и аппаратов в ООО "Завод нестандартного обо дования" (г. Томск).

Программный комплекс расчета параметров дисковых электромеханичес: преобразователей использован в Томском научно - производственном и внедр ческом ООО "Тетран" при выполнении ряда плановых научно - исследовате ских работ.

Апробация работы. Основные положения и результаты теоретических экспериментальных исследований диссертационной работы докладывались и лучили одобрение на:

- отраслевых научно - технических конференциях "Технология и автома зация атомной энергетики" Северск, СГТА, 2003, 2006,2007, 2009;

- международной научно-технической конференции "Электроэнергетк электротехнические системы и комплексы" Томск, ТПУ, 2003;

- международной научно - технической конференции "Электромехани ские преобразователи энергии" Томск, ТПУ, 2005;

- XVII научно - технической конференции "Электронные и электромеха] ческие системы и устройства " Томск, ФГУП "НПЦ "Полюс", 2006;

- IV Всероссийской научно - практической конференции студентов, аа рантов и молодых ученых "Молодежь и современные информационные техно, гии" Томск, ТПУ, 2006;

- XII, XIII, XIV, XV Международных научно-практических конференщ студентов и молодых ученых "Современная техника и технологии" Томск, ТГ 2006, 2007, 2008, 2009;

- научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молод ученых "Инновации в атомной отрасли: проблемы и решения" Северск, СП

2005, 2006, 2007.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 28 печатных работах, в том числе в 2 научных статьях в журналах, рекомендованных ВАК, 1 депонированном научно-техническом отчете, в 25 сборниках статей, трудов, материалов, тезисов докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из шести глав, заключения, содержит 142 страницы основного текста, 67 рисунков, 6 таблиц, включает список использованной литературы из 119 наименований и приложения на 2 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы, поставлены основные задачи, характеризуется научная новизна и практическая ценность результатов исследований, приведена краткая аннотация выполненной работы по разделам.

Во второй главе на основе литературного обзора проведен анализ современного состояния вопроса, касающегося теории и практики реализации герметизации технологических машин и механизмов, рассмотрены особенности конструкций, тенденции развития и области применения герметических электрических машин. Представлены варианты исполнения магнитных систем дисковых электромеханических преобразователей, проведено теоретическое сопоставление их массогабаритных показателей и моментов с цилиндрическими машинами.

Долгое время герметичные приводы оснащались только асинхронными электродвигателями с фиксированной частотой вращения 1500 и 3000 об/мин, и проблема заключалась в том, что регулирование частоты вращения в широком диапазоне с высокой точностью было затруднено. Совершенствование регулируемых электромеханических преобразователей энергии напрямую связано с достижениями силовой электроники. Сегодня направлением наиболее динамичного развития вентильного электропривода является создание "бездатчиковых" систем, не содержащих датчика положения ротора, существенно ограничивающего область применения электрических машин.

Наиболее же рациональным является использование в составе регулируемого герметичного электропривода синхронной электрической машины с магнитоэлектрическим возбуждением. По информации компании DRS Power Technologies двигатели с постоянными магнитами (ПМ) на 1-2% превосходят по КПД асинхронные и синхронные двигатели с фазным полем при полной нагрузке и на 1015% - при неполной. Эффективность обеспечивается за счет полного возбуждения ротора без тока и отсутствия соответствующих потерь на всех скоростях.

Важно, что именно применение высококоэрцитивных постоянных магнитов позволяет увеличить воздушный зазор между статором и ротором (он значительно больше, чем у АД). Это, во - первых, определяет большую механическую надёжность, а во - вторых, дает возможность разместить в зазоре тонкостенную гильзу, герметически разделяющую полости статора и ротора.

В то же время проектировщику приходится проявлять искусство компр мисса, в особенности при разработке электрических машин с постоянными мс нитами нового типа, когда применение встречающихся в литературе рекомен; ций по выбору отношения индукции в зазоре к линейной токовой нагрузке не N жет быть использовано.

По аналогии с трансформацией конструкции цилиндрической машины дисковую (рисунок 1), частично могут быть трансформированы и подходы к эл< тромагнитным расчетам.

В третьей главе предложена конструкция герметичного синхронного рег тивного электродвигателя с подмагничивающим диском (ГСРДсПД), опис принцип его действия.

Развитие специального химического машиностроения выдвинуло ряд х полнительных требований к выполнению электропривода. Наиболее оптима1 ным вариантом является совмещение в моноблочном корпусе агрегата двигате и рабочего органа. Однако для технологического оборудования это зачасту встречает специфические затруднения, обусловленные условиями эксплуатащ технологическими параметрами в рабочей зоне, разрушающими воздействия! рабочих сред на части привода и т. д. И тогда выполнить активный электром; нитный ротор, разместить на нем обмотку возбуждения и подавать на нее нащ жение невозможно, как и создание ротора из постоянного магнита.

Фактически, единственным вариантом в таком случае является использог ние синхронных реактивных муфт, в которых ведущая полумуфта находится в рабочего пространства с агрессивной средой и в то же время в полной мере ^ пользуется способность создавать постоянным магнитом высокую индукцию ограниченном объеме. Однако предлагаемое в данной работе конструктивное р шение позволяет не только обеспечить полную герметичность, но и дает выигрь: в массогабаритных показателях.

Статор синхронного реактивного электродвигателя (рисунок 2), в магн1 ной системе которого имеется дополнительный ш-полюсный подмагничивающг диск 1, передающий вращающий момент от статора к ротору через герметична

перегородку 2, состоит из п шихтованных стержней 3, которые устанавливаются между элементами каркаса. На стержнях располагаются катушки, составляющие фазную обмотку 4 электродвигателя. Ротор 5 образован диском из ферромагнитного материала. Подмагничивающий диск 1 посажен на вал 6, который удерживается подшипниками 7 и 8.

Ротор имеет прорези и связан с валом 10, который удерживается подшипниками 11, 12 и служит для привода исполнительных устройств в герметичном объеме 13. Статор и его ярмо 9 вместе с подмагничивающим диском закреплены внутри защитного корпуса 14.

1

двигателя с подмагничивающим диском (ГСРДсПД)

Упрощенная схема замещения магнитной цепи (рисунок 3) предлагаемой конструкции ГСРДсПД построена с учетом наиболее вероятных путей распространения магнитных потоков.

На рисунке 3 приняты следующие обозначения:

Рщ . , ГР8- МДС полюсной системы подмагничивающего диска, обмотки якоря машины и МДС остаточной намагниченности материала ротора соответственно; Хщ Да] Д52, Хг, магнитные проводимости полюса подмагничивающего диска, воздушных зазоров и зубца якоря, а также ротора; , Хт- магнитные проводимости ярма статора и ротора; А« > ^т , А-щ - магнитные проводимости рассеяния статора, полюсной системы подмагничивающего диска и ротора машины.

А, А. Г„/2 Кп ктй Ри/2 >,2 >, Ря

г.

Л !:,„/2 Ал,

Рисунок 3 - Схема замещения ГСРДсГЩ На основе представленной схемы замещения и алгоритма простых итеращ в среде Ма1ЬаЬ была написана программа, которая дает возможность рассчип вать характеристики ГСРДсПД при различных конфигурациях магнитной сист мы. Полученные таким образом результаты были использованы для сравнения показателями традиционной торцевой синхронной реактивной машиной с увел] ченным рабочим воздушным зазором в одних и тех же габаритах, а также позв лили уже на данном этапе работы выбрать параметры оптимизации (Ил, - высо' полюса подмагничивающего диска, Н8 - высота зубца ротора ; асрм, а^ - коэфф циенты полюсного перекрытия подмагничивающего диска и статора), которь описывают геометрию машины и оказывают наибольшее влияние на величш электромагнитного момента.

В четвертой главе анализируется состояние вопросов математического м делирования электромагнитных процессов в электромеханических преобразов телях и разработки программных продуктов расчета магнитного поля на ЭВМ.

Обзор применения поисковых методов оптимизации показывает, что бол шинство из них так или иначе уже апробировано в проектировании. Однако сра нительные оценки затруднены из-за использования их в разработке различнь типов электромеханических преобразователей для различных функций цели и о раничений. И все же можно отметить, что если критерий оптимальности задан ] в явном виде, наиболее пригодны безградиентные методы. Поэтому в работе и пользуется одна из разновидностей методов случайного поиска - метод наилу шей пробы, графическая интерпретация которого представлена на рисунке 4.

Применительно к оптимизационным расчетам герметичного синхронно] реактивного электродвигателя с подмагничивающим диском

х° = [а ь а2, аз , ... а„]~ набор из п параметров, описывающих геометри исходного варианта двигателя (начальный вариант);

у1 - семейство новых М наборов параметров геометрии, получаемых путе использования М случайных векторов ¡; размерностью п

Значения ^уш) получаются путем сравнения результатов, найденных п{ вычислении критерия оптимальности для каждого набора, входящего в семейсп у1, и выбора того варианта, при котором значение целевой функции максимально.

Поскольку функция цели сложным образом зависит от параметров систем] в любом случае необходимо найти эту связь в виде некоторой математическс модели, адекватность которой должна быть достаточно высокой.

и

Рисунок 4 - Графическое представление случайного поиска

Для герметичных дисковых синхронных двигателей важно иметь величину и закон изменения проводимости воздушного зазора в зависимости от положения якоря с учетом полей рассеяния и выпучивания. Такую оценку можно получить, если известна объемная картина распределения магнитных потоков в области, охватывающей магнитопровод.

Поле в электромеханическом преобразователе распределено в различных средах (магнитопровод, воздушные зазоры, электропроводящие материалы и диэлектрики и т. п.), которые имеют сложную геометрическую конфигурацию поверхностей раздела. Учитывая это, а также нелинейность свойств магнитной среды, трехмерность очертаний электрических машин, можно утверждать, что расчет с помощью системы Максвелла в полном объеме практически невозможен даже при использовании наиболее мощных современных ЭВМ.

Благодаря декомпозиции общая модель во многих случаях сводится к моделям, описываемым уравнениями Пуассона или Лапласа. Для магнитного поля в воздушном зазоре машины с неподвижной конфигурацией (решение статической задачи) уравнения имеют вид:

ШЙ= ] , ШУВ = 0 , В = Цъ*Н (1)

Именно эта система положена в основу ряда численных методов, на базе которых составлены машинные программы, являющиеся коммерческим продуктом.

Сразу же отметим, что широко распространенные методы конечных разностей, конечных элементов, граничных элементов и т. д. обладают "избыточной универсальностью". Однако, как показывает опыт, попытки их использования, особенно для анализа электрических машин с учетом глубокого насыщения фер-росред, а также принципиально объемного характера магнитных полей и неоднородности структур в аксиальном направлении, встречают трудности, приводят к затратам вычислительного времени, несоразмерным с достигаемой точностью.

Другой подход к решению системы (1) связан с использованием закона Био - Савара, который определяет напряженность магнитного поля Нс в произвольной точке р, создаваемую токонесущими элементами, расположенными в объеме V:

или напряженность Нт в произвольной точке р, создаваемую магнитным материалом намагниченностью М, занимающим объем V:

В (2) и (3) Гф - радиус-вектор, направленный из элемента <1У в точку р, в которой требуется определить Н.

Это позволяет учитывать реальное распределение тока в обмотках статора машины, нелинейные свойства ферромагнитных элементов конструкции и дает возможность получать картину поля в магнитной системе сложной геометрии, рассчитывать статические режимы электрических машин. Именно поэтому в работе использован один из способов реализации второго подхода к решению (1) -метод пространственных интегральных уравнений.

При таком подходе выражение для сил, действующих на намагниченные детали, с учетом использования аппроксимации в виде кусочно - постоянных распределений векторов намагниченности по объемам феррормагнитных деталей, принимает вид

^ = , (4)

где ивдекс } указывает на принадлежность параметра к ] - му элементарному объему, а суммирование производится по И-объемам, составляющим группу деталей магнитной системы, Я, - напряженность поля от источников, расположенных вне поверхности 8, п - внешняя нормаль.

Формула (4) имеет простую структуру, однако алгоритм расчета предусматривает интегрирование по всем ограничивающим элементарные объемы поверхностям функций напряженности или индукции магнитного поля, которые в свою очередь сами вычисляются по интегральным формулам.

Прием, позволяющий получить выражения для усилий (моментов) через параметры поля, состоит во введении вспомогательных поверхностей, разделяющих взаимодействующие группы деталей магнитной системы, на которых помещаются фиктивные источники поля.

Оценка конструктивных особенностей дисковых электромеханических преобразователей указывает на целесообразность применения с такой целью бесконечной плоскости. Графическая интерпретация подхода, применяемого к дисковым электрическим машинам, представлена на рисунке 5.

Метод разделения области взаимодействия базируется на выводах теории потенциала и интегральных законах векторного анализа, в частности теореме Грина, связывающей объемные интегралы по области V и поверхностные по границе 5Г этой области.

&

1 ш

I

ш

Рисунок 5 - Разделение плоскостью двух взаимодействующих элементов Обозначим Нх и Нг — напряженности поля, создаваемые первой н второй группой взаимодействующих деталей, и отбросим одну из групп деталей, заменив ее вклад в напряженность поля в оставшейся области полем от зарядов о на

Для этого достаточно обеспечить выполнение равенств:

- для первой группы

Я'=Я.+Я, = Я.+—Гст.У^-аВ , (5)

г

- или для второй группы

Я"=Я,+Я2 = Я2+ —\aiJ-dS . (6)

X Г

Определить фиктивные заряды на разделяющей поверхности позволяет формулировка второй краевой задачи теории потенциала. Точка наблюдения помещается на Бг и записывается уравнение для нормальной компоненты результирующей напряженности магнитного поля: ПН=пН' = пН"

пН

' 4ям.' г 2ц„ 1 4юиХ Л г 1ц„

(7)

1 г 2//0 4ад, £ г 2/ла

где п — нормаль к плоскости , направленная в первую область.

Поскольку Бг - плоскость, то несобственные интегралы в (7) с исключенными особенностями равны нулю, так как лУ^ = 0.

г

Тогда искомая сила, действующая на выделенную группу деталей системы, равна по модулю и противоположна по направлению силе, которая влияет на фиктивные заряды разделяющей плоскости:

^,=-|СТД<Й=-2//0|(ЙЯ2)Я,<Й ; #2=-|£72Я2^ = 2//0|(ЙЯ1)Я2^ (9)

У, X, X,

Для вычисления результирующих моментов относительно заданной точки О с пространственными координатами (хо, Уо, ¿о) применяется следующая формула

где М - вектор результирующего момента; К=Яр- Я о - радиус-вектор, соединяющий точку О с текущей точкой интегрирования Р; Р - подинтегральная функция из формул для расчетов сил.

Формулы (9), (10) более экономичны (просты) при вычислениях и позвоз ют получить производительность и точность выше, чем при интегрировании г источникам поля (4). Это достигается за счет уменьшения по сравнению с раз\ рами магнитной системы области интегрирования, а также из-за непрерывное подынтегральных функций и их производных, которые сглаживаются при уда: нии разделяющей поверхности от ферромагнитных деталей с дискретизованньп: источниками поля. Последнее существенно упрощает построение алгоритмов.

Вычисления поверхностного интеграла (9) осуществляется в цилиндри» ской системе координат с помощью формул Гаусса - Лежандра и Лагерра.

Разработанный пакет программ проектирования электромеханических у( ройств (рисунок 6) состоит из расчетных исполняемых модулей и программы, с служивающей эти модули, с интуитивно понятным интерфейсом (во мног сходным с интерфейсами аналогичных по назначению программ) и стандарта последовательностью действий. Контекстно-зависимое меню значительно уп[ щает взаимодействие с программой.

Рисунок 6 - Расчет герметичной машины в разработанном пакете програл

В пятой главе с помощью разработанного программного обеспечения п] анализировано влияние геометрии ГСРДсПД на показатели машины. Проведе: оптимизационные расчеты ГСРДсПД различных диаметров и сравнение получг ных результатов.

Необходимо учитывать, что если в результате проектирования и длительг эксплуатации электродвигателей общепромышленного назначения выработа известные из литературы рекомендации для выбора рационального соотношеь главных размеров, значения магнитной индукции на различных участках магн: ной цепи, линейной нагрузки, то дисковые герметичные двигатели составля

отдельную группу, резко отличающуюся своими конструктивными данными и распространять на них известные рекомендации нельзя.

Отметим, что обмоточные данные и размеры, выбранные в качестве параметров оптимизации, отличаются тем, что первые изменяются дискретно, а вторые - непрерывно (или могут быть приняты изменяющимися непрерывно). Поэтому оптимизация проводится последовательно: размеры в качестве непрерывных параметров оптимизируются при фиксированных постоянных значениях обмоточных данных (и так для каждой разумной их совокупности). Из полученного ряда выбирается путем сравнения наилучший вариант.

С учетом изложенного задача оптимизации проектируемого ГСРДсПД была сведена к максимизации статического удельного момента на валу двигателя.

Исходные данные к началу оптимизационных расчетов приведены в таблице.

Таблица 1 - Исходные данные к оптимизации

Параметры оптимизации

Н,„, мм Н„ мм

тах тт тах тт тах тш тах тт

8 2 8 2 0,9 0,45 0,75 0,35

Критерий оптимальности (удельный момент) Ограничения

р, А/мьг В,, Тл Вг, Тл

Максимум М / УщаЛ , Н*м / м' 3,5 1,6 1,8

В соответствии с данной формулировкой задачи и разработанными алгоритмами произведен расчет ряда ГСРДсПД с внешними диаметрами 70, 80, 90, 100,110 и 120 мм и длиной 40, 60 и 80 мм.

Наиболее удачной конфигурацией магнитной системы во всем представленном диапазоне изменения диаметров является соотношение зубцов статора к зубцам (полюсам) ротора - 18/12. При этом увеличение внешнего диаметра с 80 до 120 мм при длине ГСРДсПД 80мм приводит к росту удельного момента в 1,65 раза (рисунок 7).

На рисунке 8 приведены результаты многочисленных оптимизационных расчетов, целью которых было определение длины ГСРДсПД, являющейся граничной величиной, после которой никакое варьирование параметров оптимизации не приводит к росту выбранного критерия оптимальности. Как видно, каждая кривая имеет явновыраженный максимум, следовательно, можно вести речь об оптимальной длине электрической машины. Полученные кривые используются при формулировке рекомендаций по выбору внешних размеров ГСРДсПД.

На рисунке 9 приведены зависимости высоты магнита от линейных габаритных размеров ГСРДсПД. Также было рассмотрено влияние размеров магнита от диаметра машины при оптимальной длине ГСРДсПД, получены значения удельного момента при варьировании коэффициентами полюсного перекрытия статора и ротора.

В связи с отсутствием общепринятой методики проектирования оптимальных герметичных синхронных электрических машин с подмагничивающим диском в работе предлагается следующий подход: 1) на предварительном этапе выбор геометрии ГСРДсПД при заданных требованиях по удельному показателю

(при условии Миа < 800 Н*м/м3) осуществляется на основе уже накопленных зультатов проведенных оптимизационных расчетов и выработанных на их оа рекомендаций; 2) полученные таким образом параметры ГСРДсПД следует у: нить путем проведения численного моделирования магнитного поля и анализа боты устройства в различных режимах.

Рисунок 7- Значения удельного момента для ГСРДсПД с внешними диа рами 80 и 120 мм

машины для разных внешних диаметров

В шестой главе описан спроектированный образец ГСРДсПД и аппара' для его испытаний.

Все работы по изготовлению и испытанию макетного образца были вы нены в лаборатории кафедры электропривода и автоматики Северского техн гического института НИЯУ МИФИ. В ходе экспериментов:!) исследовано нитное поле в рабочем зазоре; 2) рассмотрено влияние величины воздушного зора на выходные характеристики электрической машины для определения

можности герметичного исполнения статора; 3) снято семейство моментных характеристик.

Рисунок 9 -

Рисунок 10 - а) статор ГСРДсПД, б) зубец статора, в) ротор ГСРДсПД, г) общий вид экспериментального образца

На рисунке 11 приведены характеристики, относящиеся к макетному образцу, величина рабочего воздушного зазора которого изменялась от 2 мм до 5мм. Измерялись токи и напряжения на входе электромеханического преобразователя, моменты нагрузки, скорость двигателя. Полезная мощность, значения КПД рассчитывались по измеренным значениям.

ЬлазИ, тт

Оптимальная высота магнита в заданных габаритах ГСРДсПД

-Сг- ОтаБ^Отт -й- 0тазЬ=80тт ОтазЬ^ЭОтт Отав^ЮОтт -*- Ртав^ПОтт 0тавЬ=120тт

Рисунок 11 - Механические характеристики ГСРДсПД и его энергетичег показатели

Проведенные исследования ГСРДсПД показали принципиальную воз\ ность создания на его основе регулируемого электропривода с достаточно В1: кими энергетическими показателями. При этом обеспечивается устойчивый п нерегулируемый режим работы электрической машины при скоростях от 300 1500 об/мин и рост электромагнитного момента (в зависимости от величины душного зазора) на низких скоростях до 0,179 - 0,27 Н*м.

Следует отметить, что испытуемый образец имел значительный запас по греву, обусловленный пониженными значениями токов в фазах статора.

Наряду с экспериментальными исследованиями ГСРДсПД были выполк и его расчеты с помощью разработанного программного комплекса.

Сопоставление полученных результатов позволило сделать вывод о том, расхождение находится в пределах погрешности эксперимента - 12,5 %. Это тверждает достаточно высокую адекватность разработанной компьютерной м ли.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Развитие работ по герметизации технологических машин и аппаратов ражает одну из главных тенденций в химическом машиностроении, при этом более целесообразно использовать в составе бездатчикового регулируемого метичного электропривода синхронную электрическую машину с магнитоэ : трическим возбуждением.

2. При необходимости обеспечения максимальной простоты стыковки с бочим органом исполнительного механизма и получения наибольшей велич удельного момента эффективно конструировать синхронный двигатель в с дисковой конфигурации при соблюдении условия £>„//> 6,76/ А'^.

3. Удельные моментные характеристики герметичного синхронного р тивного электродвигателя, в магнитной системе которого имеется подмагн вающий диск (ГСРДсПД), полученные на основе разработанной схемы замещ! и проведенных расчетов, во всем диапазоне изменения внешних диаметров (с до 140 мм) и частот вращения (от 300 до 900 об/мин) лучше показателей ге тичного торцевого реактивного электродвигателя (выигрыш достигает до раза).

4. Для учета нелинейных свойств ферромагнитных элементов конструкции и получения объемной картины поля в магнитной системе ГСРДсПД необходимо использование метода пространственных уравнений; для проведения оптимизационных расчетов ГСРДсПД по критерию максимума удельного момента наиболее пригодны безградиентные методы (среди них легче всего реализуются на ЭВМ методы случайного поиска).

5. При расчетах ГСРДсПД в качестве параметров оптимизации, как оказывающие наибольшее влияние на величину удельного момента, были выбраны: число полюсов ротора и зубцов статора, высота полюса ротора, высота магнитов подмагничивающего диска, коэффициенты полюсного перекрытия статора и ротора.

6. На основе созданной математической модели магнитной системы ГСРДсПД с помощью решения интегральных уравнений магнитного поля и модели расчета силовых характеристик электромеханического преобразователя, отличающейся численной реализацией метода разделяющей плоскости для получения значения момента, разработан алгоритм, который позволяет производить анализ электромагнитных процессов в дисковых электрических машинах (в том числе и оригинальных конструкций, для которых отсутствуют инженерные методики расчета) и их оптимизацию по заданному критерию.

7. Наиболее удачной конфигурацией магнитной системы во всем исследованном диапазоне внешних диаметров является соотношение зубцов статора к зубцам (полюсам) ротора - 18/12. При этом увеличение радиального размера с 80 до 120 мм при длине ГСРДсПД 80мм приводит к росту удельного момента в 1,65 раза.

8. Найдены оптимальные соотношения внешних диаметров ГСРДсПД и его активных длин, составляющие Оа= (1,2 - 0,9)*1.

9. При проектировании ГСРДсПД обозначенных внешних диаметров и конфигурации магнитной системы оптимальные показатели можно получить при следующих значениях коэффициентов полюсного перекрытия статора и ротора: 0^=0.475 и 0^=0.825.

10. Сформулированы рекомендации по проектированию ГСРДсПД, которые позволяют не применяя специальные математические методы и пакеты программ, выбрать оптимальные размеры активной зоны для получения наибольшего удельного момента герметичной машины в исследуемом диапазоне.

11. Проведенные экспериментальные испытания ГСРДсПД показали принципиальную возможность создания на его основе регулируемого электропривода с приемлемыми энергетическими показателями (КПД=54%). При этом обеспечивается устойчивый плавнорегулируемый режим работы электрической машины при скоростях от 300 до 1500 об/мин и рост электромагнитного момента (в зависимости от величины воздушного зазора) на низких скоростях до 0,179 - 0,27 Н*м.

12. Максимальное расхождение экспериментальных и расчетных данных ГСРДсПД составило 12,5%. Это позволяет сделать вывод об адекватности компьютерной модели и о перспективности использования разработанного пакета программ для исследования дисковых герметичных электрических машин.

Автор благодарит научного консультанта, кандидата технических наук онова Сергея Владимировича за внимательное отношение к работе и практ скую помощь в решении поставленных задач.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работа) Научные публикации по теме диссертации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Муравлев О.П., Леонов C.B., Калаев В.Е. и др. Вопросы исследования трехме магнитных полей электрических машин с аксиальным магнитным потоком // Известия вы учебных заведений Электромеханика. - 2004. -№5.

2. Муравлев О.П., Леонов C.B., Калаев В.Е. и др. Исследование герметичной синхро машины дискового типа // Известия высших учебных заведений Электромеханика. - 2006. ■

Другие научные публикации по теме диссертации

1. Физико-математическая модель и программное обеспечение для расчета магни систем с постоянными магнитами: Отчет о НИР (промежуточн.) / Северский государстве) технологический институт (СГТИ); Руководитель C.B. Леонов; Авторы: C.B. Леонов, В.Е лаев, А.В.Лялин: № ГР 01.2.00317187; Инв. № 0220.0 503697. - Северск, 2005. - 54с.

2. Калаев В.Е., Леонов C.B., Щипков A.A. Герметичный электропривод // Иннов; экономика, образование, технологии: Сборник статей - Северск: СГТА 2005. С.181-191.

3. Леонов C.B., Калаев В.Е. Применение CAD-технологий при проектировании эле: механических устройств // Оптимизация режимов работы электротехнических систем: ме: сб. науч. тр. / Отв. ред. С.Р. Залялеев. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. С. 259 -265.

4. Калаев В.Е., Щипков A.A., Леонов C.B. Опыт создания двигателей герметическог полнения // Технология и автоматизация атомной энергетики: Сборник статей. - Сев СГТА, 2006. С.44-48.

5. Leonov S.V., Kalayev V.E., Shipkov A.A., Grasmik W. WAYS OF ROTATING MOI DRIVING GEARS GLOSURE // European Journal of Natural History, №6, 2006, c.81-86.

6. Калаев B.E., Леонов C.B. Электродвигатель дискового типа для герметичного т< логического оборудования // Сборник материалов V международной научной конференщ автоматизированному электроприводу. Санкт - Петербург, 2007. С. 243 -247.

7. S.V. Leonov, O.P. Muravlev, V E. Kalaev, A.L. Fedyanin. The Engineering Suppe Technologies of the Power Complex // The 9-th Korean -Russian International Symposium Science & Technology (KORUS 2005), Novosibirsk: NSTU, 2005. Vol.2, c.268-272.

8. Калаев B.E., Леонов C.B., Муравлев О.П. Технология проектирования синхро: электрических машин // Актуальные проблемы ресурсо- и энергосберегающих электротехг гий. Труды Всероссийской научно - техншеской конференции с международным учас-Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ- УПИ, 2006. С. 212-216.

9. Калаев В.Е., Леонов C.B., Щипков A.A. Экранированный тихоходный двигатель кового типа //Электромеханические преобразователи энергии: международная НТК. Тс ТПУ. 2005. С.159-162.

10. Калаев В.Е., Леонов C.B. Актуальность и вопросы использования герметичных : трнческих машин // Труды XI Международной конференции "Электромеханика, электрот< логии, электротехнические материалы и компоненты МКЭЭЭ-2006 (ICEEE). Москва: Г( ПО "МЭИ", 2006. Часть 1, с. 196-198.

11. Калаев В.Е., Леонов C.B., Щипков A.A. Полевые методы исследования электро« нических устройств // "Электронные и электромеханические системы и устройства ": Тез., XVII науч.-техн. конф. Томск: ФГУП "НПЦ "Полюс", 2006. С. 163-165.

12. Калаев В.Е., Леонов C.B., Щипков A.A. Синхронный реактивный двигатель со торной перегородкой для технологий ядерно-энергетического комплекса // "Наука. Технол< Инновации" Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых в 7-ми ча Новосибирск: НГТУ, 2006. Часть 3, с. 88-90.

13. Калаев В.Е. Варианты решения задачи оптимизации электромеханического преобразователя // Инновации в атомной отрасли: Сборник статей. - Северск: Изд. СГТА, 2007. - с. 5357.

14. Калаев В.Е., Щипков A.A., Леонов C.B. Электрическая машина специального исполнения для химических производств // Технология и автоматизация атомной энергетики и промышленности: Материалы отраслевой научно - технической конференции. Северск: СГТА, 2006. С.50.

15. Калаев В.Е., Леонов C.B. Разработка конструкции синхронного двигателя защищенного исполнения // Четвертая молодежная научно - практическая конференция "Ядерно - промышленный комплекс Урала: проблемы и перспективы". Тезисы докладов. Озерск: ФГУП "ПО "Маяк", 2007. С.252-254.

16. Калаев В.Е., Леонов C.B., Щипков A.A. Разработка электромеханического преобразователя с активным и реактивным дисками в магнитной системе // XIII Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Современная техника и технологии". Труды. Томск: ТПУ, 2007. Т. 1., с.423 - 426.

17. Калаев В.Е., Леонов C.B., Щипков A.A. Постановка задачи оптимального проектирования магнитоэлектрических машин // Технология и автоматизация атомной энергетики и промышленности ТААЭП-2007: Материалы отраслевой научно-технической конференции. Северск: СГТА, 2007.

18. Калаев В.Е. Об использовании метода разделяющей плоскости для вычисления момента дисковых электрических машин // Технология и автоматизация атомной энергетики и промышленности: Материалы отраслевой научно-технической конференции. Северск: СГТА, 2009. С.47.

19. Калаев В.Е., Леонов C.B. Методика проектирования и оптимизации нетрадиционных электромеханических преобразователей //Современные техника и технологии: Сборник трудов XV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. Томск: ТПУ, 2009. С. 425-426.

20. Калаев В.Е., Леонов C.B. Программа 3D-Field как средство моделирования электромагнитных полей // Молодежь ЯТЦ: Наука и производство. Материалы конференции. Томск: ТГУ, 2004. С. 18-20.

21. Фокин В.В., Леонов C.B., Калаев В.Е. Разработка программного комплекса моделирования электромеханических устройств // Молодежь и современные информационные технологии: сборник трудов IV Всероссийской научно - практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Томск: ТПУ, 2006. С. 281 -283.

22. Калаев В.Е., Леонов C.B., Щипков A.A. Обеспечение герметичности электрической машины // XII Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых "Современная техника и технологии". Труды в 2-х т. Томск:ТПУ, 2006. Т. 1, с.260 - 262.

23. Калаев В.Е. Повышение точности расчета электромеханических преобразователей // Инновации в атомной отрасли: проблемы н решения: Материалы научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Северск: СГТА, 2007. С.31.

24. Леонов C.B., Каранкевич А.Г., Калаев В.Е. Исследование магнитного поля электрических машин с аксиальным магнитным потоком // Электроэнергетика, электротехнические системы и комплексы: Материалы международной науч.- техн. конф., Томск: ТПУ, 2003. С. 120 -122.

25. Калаев В.Е. Компьютерная модель электромеханического преобразователя // Инновации в атомной отрасли: проблемы и решения : материалы научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Северск : СГТА, 2008.

26. Калаев В.Е., Леонов C.B. Оптимизация электромеханических устройств модифицированным методом //Современные техника и технологии: Труды XIV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Томск: ТПУ, 2008. С. 377-379.

1. ВВЕДЕНИЕ

2. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ГЕРМЕТИЧЕСКИХ ПРИВОДНЫХ МЕХАНИЗМОВ

2.1 Способы герметизации технологического оборудования и их основные преимущества

2.2 Тенденции развития электромеханических преобразователей герметического исполнения

2.3 Конструктивные особенности электрических машин с герметической перегородкой

2.3.1 Варианты изготовления герметической перегородки

2.3.2 Обеспечение регулировки частоты вращения герметичного электропривода

2.3.3 Применение в регулируемых герметических электроприводах высококоэрцитивных постоянных магнитов

2.4 Перспективы использования в герметичных электроприводах синхронных дисковых электрических машин с магнитоэлектрическим возбуждением

2.5 Способы исполнения магнитной системы синхронной дисковой электрической машины

2.6 Теоретическое сопоставление массогабаритных показателей и моментов дисковых и цилиндрических машин

2.7 Выводы

3. ВОПРОСЫ РАЗРАБОТКИ ГЕРМЕТИЧНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ДИСКОВОГО ТИПА

3.1 Конструкция герметичного синхронного реактивного электродвигателя с подмагничивающим диском (ГСРДсПД)

3.2 Методика электромагнитного расчета ГСРДсПД

3.3 Расчет электродвигателя пробоотборника для установки осаждения аммиачных солей урана

3.4 Выводы

4. ОПТИМИЗАЦИЯ ГСРДсПД

4.1 Задача оптимального проектирования электромеханического преобразователя

4.2 Систематизация методов нелинейного программирования

4.3 Основные возможности случайного поиска

4.4 Стратегия случайного поиска и алгоритм метода наилучшей пробы

4.5 Пространственные интегральные уравнения магнитного поля

4.6 Численная реализация расчета силовых характеристик дисковой электрической машины методом разделяющей плоскости

4.7 Программа расчета оптимального ГСРДсПД

4.8 Выводы

5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГСРДсПД

5.1 Постановка задачи

5.2 Оптимизационные расчеты

5.3 Рекомендации по выбору геометрии активной зоны ГСРДсПД

5.4 Выводы

6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГСРДсПД

6.1. Постановка задачи

5.2. Экспериментальный образец ГСРДсПД

5.3. Аппаратура для экспериментальных исследований 133 5.4 Результаты экспериментов и их анализ 135 5.5. Выводы ~

Актуальность работы

Известно, что применение машин и аппаратов герметического типа (реакторы, газодувки, центрифуги, сепараторы, компрессоры, насосы и т. д.) позволяет коренным образом улучшить и создать новые прогрессивные химико-технологические процессы, отличающиеся непрерывностью, меньшими затратами и существенным улучшением условий труда.

Как показала практика, сложнее всего обеспечить необходимую герметизацию в местах ввода в аппаратуру и машины движущихся деталей: вращающихся валов и совершающих поступательно-возвратное движение штоков.

Доказано, что для нормального функционирования технологических агрегатов с сальниками и торцевыми уплотнениями необходима их подтяжка и замена набивки, а также постоянное наблюдение за их работой, что для производств с вредными и агрессивными средами представляет собой достаточно серьезную проблему.

Агрегаты с герметическими электродвигателями отличаются тем, что вращение рабочего органа у них производится посредством магнитного поля, передающего крутящий момент через герметичную перегородку, установленную в зазоре между статором и ротором. На этом принципе строятся изобретения (использующие как известные, так и существенно отличающиеся от прежних подходы), патентующие новые системы передачи движения внутрь аппарата и обеспечивающие полную герметичность машины.

Ротор и вал такого электродвигателя непосредственно соприкасаются с компонентами, которые поступают в химико - технологическую машину или получаются в ней в результате реакций. Обмотка и сталь статора отделены перегородкой и находятся вне рабочей среды, тем самым надежно защищены от разрушающего воздействия. Таким образом, внедрение герметичных электроприводов положительно сказывается на снижении травматизма и сокращении профессиональных заболеваний, позволяет работать обслуживающему персоналу при нормальных условиях, без средств индивидуальной защиты.

Отметим, что перегородка является важнейшей частью большинства предлагаемых конструкций герметичных электромеханических преобразователей цилиндрического исполнения. Ее изготовление, установка в расточку статора и приварка концов требуют в большей мере, чем какой-либо другой элемент двигателя, тонких технологических приемов, что является достаточно трудоемким процессом. Этого можно избежать, используя электрические машины дисковой конструкции.

Кроме того, к преимуществам дисковых электродвигателей можно отнести и удобство встраивания, максимальную простоту стыковки с рабочим органом машины, применение в безредукторных системах (работа при малых оборотах), а также возможность реализовать малоотходную технологию массового производства с улучшенным использованием объема и т.д. Однако такие электромеханические преобразователи до настоящего времени не получили широкого распространения, так как при их разработке необходимо учитывать следующие особенности: неуравновешенная сила осевого магнитного притяжения в однопакетных образцах, требующая применения радиально - упорных подшипников; повышенный момент инерции зубчатого ротора, усложняющий работу механизмов с реверсами и быстрым торможением; увеличенные потери трения в подшипниках и ротора о воздух.

Отсутствие общепризнанных, хорошо апробированных опытом инженерных методик электромагнитных расчетов герметичных дисковых электрических машин (сложность заключается в необходимости расчета объемных электромагнитных полей, что связано с неравномерным распределение индукции в радиальном направлении и допущение о плоскопараллельности поля не является допустимым), а также многофакторность и многокритериальность возможных процедур оптимизации предполагают применение специализированных пакетов программ.

Сегодня разработка трехмерных моделей электрических машин является актуальной задачей. При анализе конструкций герметичных дисковых электрических машин необходим точный учет наличия большого воздушного зазора, несимметрии магнитной цепи, влияния ее насыщения (ярма и полюсов статора) на выходные характеристики и т. п. Но расчет поля, как правило, не является самоцелью разработчика, так как его задача - синтез оптимальных соотношений размеров и параметров электрической машины по заданным выходным параметрам. Это диктуется дороговизной и дефицитностью используемых материалов (в особенности имеет значение при современной тенденции применения магнитов с высокой удельной энергией), а также потребностью в разработке принципиально новых конструкций, подлежащих детальному исследованию. В случае проектирования герметичных приводов нарушается, как правило, привычная схема выбора двигателя. Лишь изредка удается подобрать готовый электромеханический преобразователь, удовлетворяющий в определенной степени поставленным требованиям. Более типичная ситуация - разработка герметичного двигателя для конкретного механизма. Поэтому большой интерес представляет выяснение потенциальных возможностей исследуемого типа систем в широком диапазоне изменения геометрии активной зоны и используемых конструкционных материалов.

Таким образом, проектирование герметичных дисковых электрических машин возможно только на основе компьютерной модели, которая сочетает в себе алгоритмы оптимизации с методами расчета и анализа трехмерного магнитного поля.

Целью диссертационной работы является решение вопросов, связанных с разработкой и исследованием конструкции герметичного дискового синхронного электродвигателя на основе моделирования электромагнитных процессов в активной зоне электрической машины.

В связи с этим необходимо решить следующие задачи:

- дать анализ состояния вопроса определения параметров и рабочих характеристик дисковых электрических машин;

- предложить новую конструкцию герметичного двигателя с улучшенными энергетическими и массогабаритными показателями;

- выбрать и развить метод исследования электромагнитных процессов, происходящих в активной зоне и создать математическую модель двигателя, учитывающую особенности дисковой конструкции;

- разработать методику и алгоритм, позволяющие получить точное выражение для расчета электромагнитного момента, пригодное для проведения оптимизационных расчетов, на их базе создать программное обеспечение;

- экспериментально исследовать макетный образец с целью подтверждения правильности выбранного метода расчета;

- выработать рекомендации по проектированию машин данного типа для различных потребителей (синтезу нужных механических характеристик по техническим и технологическим соображениям).

Научная новизна

В диссертации получены следующие результаты, отличающиеся научной новизной:

- создана математическая модель магнитной системы герметичного синхронного реактивного электродвигателя с подмагничивающим диском (ГСРДсПД) для анализа электромагнитных процессов на основе решения интегральных уравнений магнитного поля;

- разработана математическая модель расчета моментных характеристик герметичного электромеханического преобразователя, отличающаяся численной реализацией метода разделяющей плоскости;

- предложен алгоритм параметрической оптимизации ГСРДсПД с поиском величины максимального удельного момента.

Практическая ценность результатов работы определяется следующим:

- разработана новая конструкция герметичного синхронного реактивного дискового электродвигателя, для усиления величины основного магнитного потока в воздушном зазоре которого размещен подмагничивающий диск;

- определено влияние геометрии магнитной системы ГСРДсПД на его энергетические показатели;

- создан пакет программ, который позволяет производить оптимизационные расчеты и анализ электромагнитных процессов в электрических машинах (в том числе и оригинальных конструкций, для которых отсутствуют инженерные методики расчета) с целью уменьшения массо - габаритных показателей при сохранении энергетических (электромагнитных) характеристик;

- выработаны практические рекомендации по электромагнитному расчету ГСРДсПД различной конфигурации (различным соотношением числа зубцов статора и ротора) с внешними диаметрами от 70 до 120 мм, полученные на основе анализа имеющегося опыта разработки и исследований с использованием предложенной математической модели.

Методы исследований

Для решения поставленных задач использовалась теория электрических машин и электромагнитного поля, методы математического анализа, включая векторный анализ, методы математического моделирования и нелинейного программирования (случайный поиск), методы численного решения задач интегрирования.

Экспериментальные исследования опытного образца синхронного двигателя проводились на специальном стенде в лаборатории электрического привода СТИ НИЯУ МИФИ.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций в диссертационной работе обосновывается хорошим совпадением результатов расчетно-теоретического исследования с данными эксперимента, полученными на макетном образце для различных режимов работы исследуемого двигателя.

Реализация результатов диссертационной работы

Разработанный пакет прикладных программ используется в ОАО "Сибирский химический комбинат" при проектировании эффективных магнитных систем и магнитопроводов сложной конфигурации (отчет о НИР "Физико— математическая модель и программное обеспечение для расчета магнитных систем с постоянными магнитами" № ГР 01.2.00317187; Инв. № 0220.0 503697).

Основные положения теоретических исследований диссертационной работы вошли составной частью в отчет по х/д тематике №8-6/07 от 20.02.2007 г. «Разработка бесконтактного двигателя для сканирующего устройства ДРГ-1еЮ», а также использованы при разработке новых типов электромеханических преобразователей для герметичных машин и аппаратов в ООО "Завод нестандартного оборудования" (г. Томск).

Программный комплекс расчета параметров дисковых электромеханических преобразователей использован в Томском научно - производственном и внедренческом ООО "Тетран" при выполнении ряда плановых научно - исследовательских работ.

Личный вклад автора

Участие в разработке алгоритмов и программного обеспечения в части постановки задачи и отладки модулей расчета интегральных характеристик электромагнитного поля магнитной системы дисковой электрической машины и ее оптимизации по критерию удельного момента. Выполнение всех приведенных в работе расчетов и экспериментальных исследований, анализ полученных результатов. Осуществление проектирования и конструирования образца герметичного синхронного реактивного электродвигателя с подмагничиваю-щим диском, разработка технологической оснастки для его сборки, сопровождение производства.

Апробация работы

Основные положения и результаты теоретических и экспериментальных исследований диссертационной работы докладывались и получили одобрение на:

- отраслевых научно - технических конференциях "Технология и автоматизация атомной энергетики" Северск, СГТА, 2003, 2006, 2007, 2009;

- международной научно-технической конференции "Электроэнергетика, электротехнические системы и комплексы" Томск, ТПУ, 2003;

- международной научно - технической конференции "Электромеханические преобразователи энергии" Томск, ТПУ, 2005;

- XVII научно - технической конференции "Электронные и электромеханические системы и устройства " Томск, ФГУП "НПЦ "Полюс", 2006;

- IV Всероссийской научно - практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Молодежь и современные информационные технологии" Томск, ТПУ, 2006;

- XII, XIII, XIV, XV Международных научно-практических конференциях студентов и молодых ученых "Современная техника и технологии" Томск, ТПУ, 2006, 2007, 2008, 2009;

- научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых "Инновации в атомной отрасли: проблемы и решения" Северск, СГТА, 2005, 2006, 2007.

Публикации

Основное содержание диссертационной работы отражено в 28 печатных работах, в том числе в 2 научных статьях в журналах, рекомендованных ВАК, 1 депонированном научно-техническом отчете, в 25 сборниках статей, трудов, материалов, тезисов докладов.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из шести глав, заключения, содержит 142 страницы основного текста, 67 рисунков, 6 таблиц, включает список использованной литературы из 119 наименований и приложения на 2 страницах.

В первой главе обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы, поставлены основные задачи, характеризуется научная новизна и практическая ценность результатов исследований, приведена краткая аннотация выполненной работы по разделам.

Во второй главе на основе литературного обзора проведен анализ современного состояния вопроса, касающегося теории и практики реализации герметизации технологических машин и механизмов, рассмотрены особенности конструкций, тенденции развития и области применения герметических электрических машин. Представлены варианты исполнения магнитных систем дисковых электромеханических преобразователей, проведено теоретическое сопоставление их массогабаритных показателей и моментов с цилиндрическими машинами.

В третьей главе предложена конструкция герметичного синхронного реактивного электродвигателя с подмагничивающим диском, описан принцип его действия. Составлена упрощенная схема замещения, получена система уравнений, описывающих такую магнитную цепь. С помощью разработанных в среде Ма1;ЬаЬ программ получены результаты, по которым было проведено сравнение удельных моментных показателей ГСРДсПД и герметичных торцевых синхронных реактивных двигателей в одних и тех же габаритах. Сделан вывод о возможности использования ГСРДсПД в качестве двигателя для пробоотборника установки осаждения аммиачных солей урана.

В четвертой главе анализируется состояние вопросов математического моделирования электромагнитных процессов в электрических машинах и разработки программных продуктов расчета магнитного поля на ЭВМ. Сделаны выводы о необходимости сочетания методов анализа трехмерного магнитного поля с современными оптимизационными подходами. В связи с чем в качестве наиболее эффективного инструмента рассматривается сочетание интегрирование по источникам поля - случайный поиск. Предложено применение метода разделяющей плоскости для вычисления вращающего момента дисковых электромеханических преобразователей, который связывает электромагнитные параметры и геометрические размеры. Решены вопросы реализации системы автоматизированного расчета трехмерного стационарного магнитного поля и оптимальных параметров дисковых электрических машин, представляющей собой модульную структуру.

В пятой главе с помощью разработанного программного комплекса проанализировано влияние геометрии ГСРДсПД на показатели машины. Проведены оптимизационные расчеты ГСРДсПД различных диаметров и сравнение полученных результатов. Найдены оптимальные величины полюсного перекрытия статора и ротора, а также зависимости изменения оптимальной высоты магнита подмагничивающего диска, высоты зубца статора и ротора для заданных габаритов. Изложены рекомендации, которые могут быть использованы при проектировании герметичных синхронных реактивных электродвигателей с подмагничивающим диском.

В шестой главе описан спроектированный образец ГСРДсПД и аппаратура для его испытаний. Подтверждена адекватность полученных теоретических исследований сравнением с результатами эксперимента.

В заключении приведены основные выводы по научным и практическим результатам исследований.

В приложении представлены документы, подтверждающие внедрение и практическое использование результатов работы.

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Развитие работ по герметизации технологических машин и аппаратов отражает одну из главных тенденций в химическом машиностроении, при этом наиболее целесообразно использовать в составе бездатчикового регулируемого герметичного электропривода синхронной электрической машины с магнитоэлектрическим возбуждением.

2. При необходимости обеспечения максимальной простоты стыковки с рабочим органом исполнительного механизма и получения наибольшей величины удельного момента эффективно конструировать синхронный двигатель в виде дисковой конфигурации при соблюдении условия Da/l> 6,76/Ка .

3. Удельные моментные характеристики герметичного синхронного реактивного электродвигателя, в магнитной системе которого имеется подмагничи-вающий диск (ГСРДсПД), полученные на основе разработанной схемы замещения и проведенных расчетов, во всем диапазоне изменения внешних диаметров (от 60 до 140 мм) и частот вращения (от 300 до 900 об/мин) лучше показателей герметичного торцевого реактивного электродвигателя (выигрыш достигает до 1,38 раза).

4. Для учета нелинейных свойств ферромагнитных элементов конструкции и получения объемной картины поля в магнитной системе ГСРДсПД необходимо использование метода пространственных уравнений; для проведения оптимизационных расчетов ГСРДсПД по критерию максимума удельного момента наиболее пригодны безградиентные методы (среди них легче всего реализуются на ЭВМ методы случайного поиска).

5. При расчетах ГСРДсПД в качестве параметров оптимизации, как оказывающие наибольшее влияние на величину удельного момента, были выбраны: число полюсов ротора и зубцов статора, высота полюса, высота магнитов подмагничивающего диска, коэффициенты полюсного перекрытия статора и ротора.

6. На основе созданной математической модели магнитной системы ГСРДсПД с помощью решения интегральных уравнений магнитного поля и модели расчета силовых характеристик электромеханического преобразователя, отличающейся численной реализацией метода разделяющей плоскости для получения значения момента, разработан алгоритм, который позволяет производить анализ электромагнитных процессов в дисковых электрических машинах (в том числе и оригинальных конструкций, для которых отсутствуют инженерные методики расчета) и их оптимизацию по заданному критерию.

7. Наиболее удачной конфигурацией магнитной системы во всем исследованном диапазоне внешних диаметров является соотношение зубцов статора к зубцам (полюсам) ротора - 18/12. При этом увеличение радиального размера с 80 до 120 мм при длине ГСРДсПД 80мм приводит к росту удельного момента в 1,65 раза.

8. Найдены оптимальные соотношения внешних диаметров ГСРДсПД и его активных длин, составляющие Оа= (1,2 - 0,9)*1.

9. При проектировании ГСРДсПД обозначенных внешних диаметров и конфигурации магнитной системы оптимальные показатели можно получить при следующих значениях коэффициентов полюсного перекрытия статора и ротора: аср2=0.475 и асрм=0.825.

10. Сформулированы рекомендации по проектированию ГСРДсПД, которые позволяют не применяя специальные математические методы и пакеты программ, выбрать оптимальные размеры активной зоны для получения наибольшего удельного момента герметичной машины в исследуемом диапазоне.

11. Проведенные экспериментальные испытания ГСРДсПД показали принципиальную возможность создания на его основе регулируемого электропривода с приемлемыми энергетическими показателями (КПД=54%). При этом обеспечивается устойчивый плавнорегулируемый режим работы электрической машины при скоростях от 300 до 1500 об/мин и рост электромагнитного момента (в зависимости от величины воздушного зазора) на низких скоростях до 0,179-0,27 Н*м.

12. Максимальное расхождение экспериментальных и расчетных данных ГСРДсПД составило 12,5%. Это позволяет сделать вывод об адекватности компьютерной модели и о перспективности использования разработанного пакета программ для исследования дисковых герметичных электрических машин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Черноусое Н.П. О терминологии в области герметических химико-технологических машин и аппаратов // Химическое машиностроение, 1963.-№5.

2. Черноусов Н.П., Кутин А.Н., Федоров В.Ф. Герметические химико -технологические машины и аппараты. М.: Машиностроение, 1965.- 352с.

3. Вишеневский Н.Е., Глуханов Н.П., Ковалев И.С. Машины и аппараты с герметичным электроприводом.- Л.: Машиностроение, 1977.- 256с.

4. Ермашкевич В.Н. Герметичные электронасосы для химически активных жидкостей: Конструкция, испытания, эксплуатация. Минск: Наука и техника, 1989.- 215с.

5. Каструп Н. Новые области применения герметичных насосов // Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2005.- №8.

6. Шабашов А.П., Николаев Е.А. Магнитные системы для передачи движения через перегородку // Вестник машиностроения, 1970.- №6.

7. Синев Н.М., Удовиченко П.М. Бессальниковые водяные насосы.- М.: Атомиздат, 1972.- 495с.

8. Федоров В.Ф. О термине экранированный электродвигатель // Электротехника, 1963.-№11.

9. Харрер Дж. Техника регулирования ядерных реакторов.-М.: Атомиздат, 1967 492с.

10. Вильданов К.Я., Забора И.Г., Трутко Д.И. Асинхронные двигатели для герметичных объектов // Электротехника, 2000.- №8.

11. Ставинский A.A., Забора И.Г. Анализ электромеханических преобразователей для герметичного электропривода // Электротехника, 2002. №3.

12. Смирнов А.Ю. Исследование герметичных силовых синхронных машин с магнитоэлктрическим индуктором на роторе // Электротехника, 2002.-№6.

13. Калаев В.Е., Леонов C.B., Щипков A.A. Экранированный тихоходныйдвигатель дискового типа // Электромеханические преобразователи энергии: международная НТК. Томск: Изд. ТПУ, 2005. - с.159-162.

14. Федянин А. Л. Герметичный синхронный двигатель для химического производства: Дисс. . канд. технич. наук. Томск: 2007. 140с.

15. Захаров Б.С. Магнитный привод для центробежных насосов // Химическое и нефтяное машиностроение, 1998.- №6.

16. Костин В.И., Рассадин В.Г. Отечественные герметичные электронасосы для нефтеперерабатывающей отрасли // Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2002.- №5.

17. Кузьмин В.Н., Михайлова Е.М., Стома С.А. Электронасосные агрегаты космических аппаратов с гидроопорами ротора // Электротехника, 1996.-№5.

18. Машель Н.Г. К вопросу о прочности экранирующих гильз герметических химико-технологических машин // Сборник статей под ред. Черноусова Н.П.- М.: НИИхиммаш, 1962.

19. Преобразователи частоты для электроприводов переменного тока: Справочник // Сост.: Т. А. Кузьмина, Е. В. Маерович. М.: Информэлектро, 1996.- 92с.

20. Соколовский Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. М.: Академия, 2007. - 266с.

21. Титов М.П. Частотно-регулируемый синхронный электродвигатель.-Братск, 1998. 141с.

22. Овчинников И. Е. Вентильные электрические двигатели и привод на их основе (малая и средняя мощность). СПб.: Корона-Век, 2006.- 333с.

23. Розанов Ю. К. Электронные устройства электромеханических систем.- М.: Академия, 2006. 271с.

24. Коршунов А.Е. Частотный пуск синхронного двигателя с постоянными магнитами на роторе // Силовая электроника, 2007. №1.

25. Нестерин В.А., Донской Н.В., Серков O.A. Бездатчиковый вентильный электропривод вентилятора отопителя автомобиля // Электротехника, 2001.-№2.

26. Осин И.Л. Синхронные электрические двигатели малой мощности. -М: Издательский дом МЭИ, 2006. 216с.

27. Кононенко К.Е., Шиянов А.И. Устойчивость работы синхронных двигателей малой мощности. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2000.- 181с.

28. Куневич А. В. Ферриты : энциклопедический справочник //т. 1: Магниты и магнитные системы. СПб.: ЛИК, 2004 - 358с.

29. Хитерер, М. Я. Синхронные электрические машины возвратно-поступательного движения .- СПб.: Корона принт, 2004. 357с.

30. Безрученко В. А. Электрические машины с постоянными магнитами.- М.: ВИНИТИ, 1982. 116с.

31. Бут Д. А. Бесконтактные электрические машины. М.: Высшая школа, 1990.-416с.

32. Столов Л. И. Моментные двигатели с постоянными магнитами. М.: Энергия, 1977. - 236с.

33. Ледовский А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 231с.

34. Волокитина Е.В., Свиридов В.И., Шалагинов В.Ф. Особенности применения постоянных магнитов в вентильных электродвигателях авиационных электроприводов // Электротехника, 2003. №7.

35. Курбасов A.C. Целесообразность и возможность использования машин дисковой конструкции // Электричество, 1985. №2.

36. Белый П.Н. Конструктивное развитие дисковых высокомоментных технологических электродвигателей с высококоэрцитивными постоянными магнитами // Электротехника, 2001. №7.

37. Загирняк М. В. Дисковые встраиваемые двигатели постоянного тока с высококоэрцитивными магнитами Nd-Fe-B // Известия ВУЗов. Электромеханика, 2006. №2.

38. Встовский А.Л., Встовский С.А. Торцевые электрические двигатели и генераторы // Наука производству, 2000. №3.

39. Афонин A.A., Гетка С. Тенденции развития дисковых электрических машин // Техническая электродинамика, 2003. №1.

40. Шымчак П. Дисковые синхронные машины с постоянными магнитами: современное состояние и тенденции развития // Электричество, 2009.- №8.

41. Гребеников В.В. Новые технологии дисковых двигателей с постоянными магнитами // Техническая электродинамика, 2003. №5.

42. Афонин A.A., Шимчак П. Характерные особенности дисковых электрических машин // Техническая электродинамика, 2002. №4.

43. Левин A.B., Лившиц Э.Я. Композиционные материалы в конструкции роторов высокооборотных электрических машин // Электричество, 2004. №10.

44. Менушенков В.П. Новые магнитотвердые материалы, вопросы использования и область применения // Электротехника, 1999. №10.

45. Пахомов B.C. Коррозионно-стойкие стали и сплавы фирмы Thyssen

46. Krupp VDM для высокоагрессивных сред // Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2002. №12.

47. Коррозионностойкие, жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы: Справочник. М.: Интермет Инжиниринг, 2000. - 232с.

48. Казаджан JI. Б. Магнитные свойства электротехнических сталей и сплавов. М.: Наука и технологии, 2000. - 224с.

49. Садовский JI.A. Перспективы применения новых типов двигателей в современных регулируемых и следящих электроприводах // Приводная техника, 2003. №2.

50. Ганзбург Л.Б. Механизмы с магнитной связью. Л. : Машиностроение, 1973. -272с.

51. Литвинов Б.В. Схема замещения синхронного электродвигателя // Электричество, 2001.- №7.

52. Литвинов Б.В., Давыденко О.Б. Схема замещения синхронной электрической машины с возбуждением от постоянных магнитов высоких энергий // Электротехника, 1995. №1.

53. Балагуров В.А. Электрические генераторы с постоянными магнитами. М. : Энергоатомиздат, 1988. - 279с.

54. Давыденко О.Б., Казанский В.М. Схема замещения синхронного реактивного электродвигателя со слоистым ротором // Электротехника, 1998. №2.

55. Моисеева Н. К. Выбор технических решений при создании новых изделий." М.: Машиностроение, 1980. 181с.

56. Постников И.М. Выбор оптимальных геометрических размеров в электрических машинах. Ленинград, 1952.- 114с.

57. Орлов И.Н., Маслов С.И. Системы автоматизированного проектирования электромеханических устройств. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 295с.

58. Аветисян Д. А. Оптимальное проектирование электрических машин на ЭВМ. М.: Энергия, 1976. - 265с.

59. Терзян А. А. Автоматизированное проектирование электрических машин. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 372с.

60. Калаев В.Е. Варианты решения задачи оптимизации электромеханического преобразователя // Инновации в атомной отрасли: Сборник статей. -Северск: Изд. СГТА, 2007. с. 53-57.

61. Тлибеков А. X., Досько С.И. Моделирование и оптимизация механических систем приводов технологических машин. М.: Станкин, 2004. - 268с.

62. Реклейтис Г. Оптимизация в технике. Кн. 1. М.: Мир, 1986. - 346с.

63. Останин С.Ю., Маслов С.С. Методы и алгоритмы поисковой оптимизации электромеханических устройств и систем. М.: МЭИ, 2001. - 48с.

64. Копылов В.И. , Ефремов В.Г. Основы математического программирования." Чебоксары, 1998. 265с.

65. Тазов Г. В. Автоматизированное проектирование электрических машин малой мощности. Л.: Энергоатомиздат, 1991. -453с.

66. Рябуха В.И. Оптимизация проектирования электрических машин.- Д.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1984. 132с.

67. Пантелеев A.B., Летова Т.А. Методы оптимизации в примерах и задачах. М.: Высшая школа, 2002.- 542с.

68. Шапкин A.C., Мазаева Н.П. Математические методы и модели исследования операций.- М.: Дашков и Ко, 2005. 472с.

69. Плотников А.Д. Математическое программирование. Минск: Новое знание, 2006. - 342с.

70. Шикин Е.В., Шикина Г.Е. Исследование операций. М.: Проспект, 2006.-211с.

71. Батищев Д.И. Методы оптимального проектирования. М.: Радио и связь, 1984.-507с.

72. Сухарев Э. А. Параметрическая оптимизация машин и оборудования.- Ровно: Изд-во НУВХП, 2007. 179с.

73. Растригин JI. А. Статические методы поиска. М.: НАУКА, 1968 .376с.

74. Мовшович С.М. Случайный поиск и градиентный методы в задачах оптимизации // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика, 1966. №6.

75. Атамошкин А.Н. Об эффективности алгоритмов случайного поиска: Дисс. . канд. технич. наук. Томск: 1976. 126с.

76. Чучалин А.И. Математическое моделирование в электромеханике. -Томск : Изд-во ТПУ, 1997. 170с.

77. Tom Р. Магнитные системы МГД-генераторов и термоядерных установок; Основы расчета магнитных полей и сил. М.: Энергоатомиздат, 1985.-268с.

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

79. Туровский Я. Электромагнитные расчеты элементов электрических машин. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 200с.

80. Астахов В.И. Математическое и компьютерное моделирование электромагнитного поля как основа для решения задач в электромеханике и электроэнергетике // Известия ВУЗов. Электромеханика, 2004. №6.

81. Пеккер И.И. К расчету магнитных систем методом интегрирования по источникам поля // Известия ВУЗов. Электромеханика, 1968. №9.

82. Подберезная И.Б., Гринченков В.П., Ковалев О.Ф. Моделирование электромагнитных систем с постоянными магнитами модифицированным методом интегральных уравнений // Известия ВУЗов. Электромеханика, 2004. -№4.

83. Муравлев О.П., Леонов С.В., Калаев В.Е.и др. Вопросы исследования трехмерных магнитных полей электрических машин с аксиальным магнитным потоком // Известия ВУЗов. Электромеханика, 2004. №5.

84. Ковалев О.Ф. Расчет магнитных полей комбинированным методом конечных элементов и вторичных источников // Известия ВУЗов. Электромеханика, 2000. №4.

85. Калаев В.Е., Леонов C.B., Щипков A.A. Полевые методы исследования электромеханических устройств // "Электронные и электромеханические системы и устройства": Тез. докл. XVII науч.-техн. конф. Томск: ФГУП "НПЦ "Полюс", 2006.-с.163-165.

86. Муравлев О.П., Леонов C.B., Калаев В.Е. и др. Исследование герметичной синхронной машины дискового типа // Известия ВУЗов. Электромеханика, 2006. -№3.-с.23-25.

87. Курбатов П.А. Анализ силовых взаимодействий в электромагнитных системах электрических аппаратов. М.: Изд - во МЭИ, 1994. - 28с.

88. Амосов А. А. Вычислительные методы для инженеров. М.: Высшая школа, 1994. - 544с.

89. Ремпель Г. Г. Высокоточное численное интегрирование. Новосибирск: Изд-во СНИИГГиМС, 2003. - 392с.

90. Крылов В. И. Справочная книга по численному интегрированию. -М.: Наука, 1966.-370с.

91. Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров: Определения, теоремы, формулы. М.: Наука, 1984. - 863с.

92. Зализняк В. Е. Основы научных вычислений. Введение в численные методы для физиков и инженеров. М., 2006. - 264 с.

93. Маликов В. Т. Вычислительные методы и применение ЭВМ. Киев:1. Выща школа, 1989. 212с.

94. Лаптев Г. Ф. Элементы векторного исчисления. М.: Наука, 1975.336с.

95. Птах Г.К. Методологические аспекты разработки компьютерных моделей электромеханических преобразователей // Известия ВУЗов. Электромеханика, 2003. -№1.

96. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ. М.: Мир, 1982. - 238с.

97. Новиков М. В. Оптимизация инженерных решений. Таганрог : Изд-во Таганрогского РТУ, 1997. - 52с.

98. Ли Кунву. Основы САПР (CAD/CAM/CAE). СПб.: Питер, 2004.560с.

99. Жилинскас А. Г. Поиск оптимума: компьютер расширяет возможности. М.: Наука, 1989. - 128с.

100. Тарасик В. П. Математическое моделирование технических систем. -Минск: Дизайн ПРО, 2004. 640с.

101. Калаев В.Е., Леонов C.B. Программа 3D-Field как средство моделирования электромагнитных полей // Молодежь ЯТЦ: Наука и производство. Материалы конференции.- Томск: Изд-во ТГУ, 2004.- с. 18-20.

102. Леонов C.B., Калаев В.Е. Применение CAD-технологий при проектировании электромеханических устройств // Оптимизация режимов работы электротехнических систем: межвуз. сб. науч. тр. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. -с. 259 -265.

103. Leonov S.V., Muravlev O.P., Kalaev V.E. The Engineering Support of Technologies of the Power Complex // The 9-th Korean -Russian International Symposium on Science & Technology (KORUS 2005) -т.Vol.2 Novosibirsk: NSTU, 2005. - c.268-272.

104. Leonov S.V., Kalayev V.E., Shipkov A.A. W. WAYS OF ROTATING MOTION DRIVING GEARS GLOSURE // European Journal of Natural History, 2006. №6, c.81-86.

105. Овчинников И.Е. Особенности проектирования вентильных двигателей дискового типа для робототехники и станкостроения // Электротехника, 1995. №8. - с.2-7.

106. Голландцев Ю.А. Вентильные индукторно реактивные двигатели. -Санкт Петербург, 2003. - 147с.

107. Кузнецов В.А. Особенности проектирования индукторной машины для вентильно индукторного привода // Известия ВУЗов. Электромеханика, 2008. -№1.

108. Сидоров О.П., Бобкина Т.Д. Методика расчета дисковых электродвигателей с печатной обмоткой якоря и возбуждением от постоянных магнитов // Труды ВНИИ Электромеханики. Том 39, 1973.

109. Жерве Г. К. Промышленные испытания электрических машин. Л.: Энергоатомиздат, 1984. - 407с.

110. Коварский Е. М. Испытание электрических машин. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 319с.

111. Буханцев В. Н. Руководство по испытанию электрических машин. Ч. III: Испытания синхронных машин. М.: Изд-во Всесоюзного заочного электротехнического инт-та связи, 1962. - 101с.

112. Микроэлектродвигатели для систем автоматики : Технический справочник // Под ред. Лодочникова Э. А. и Юферова Э. А. М.: Энергия, 1969. -272с.634050, г 1 омск,>л.Шишкова. 19 1е.г(382-2) 53-41-53 Факе(382~2) 53-41-87

113. ИНН 7020015872 Р/счег 40702810900000003159 в ()ЛО '<ТНГИБЛЖ,>

114. Кор.счс 1 30101810100000000762 ЫЖ 046<Х)2762 ОКОНХ 95630 ОКНО 209071551. Ис\ > /< » 200911. АКТо внедрении результатов кандидатской диссертации Калаева Владислава Евгеньевича

115. Научно-техническая комиссия в составе: председателя

116. Суркова В.В. директора; члена комиссии

117. Директор ООО "ЗНО" Зам. директора по производствуурков В.В.менко Е.Н.