автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Индукторный двигатель с магнитоэлектрическим возбуждением

ь ом

; 1 Пк'Т Ь.Ч/{

Государственный комитет Российской -фолвряют по васгеку о0разовв;2т

ТомсккЗ полггохнкческкй университет

На правах рукописи

ПОПОВА Татьяна Николаевна

ИНАУКТОРНЬИ ДВИГАТЕЛЬ С НАГ№ЯОЭЛОСТРИЧЕС»М ВОЗБУХДЕНИЕМ

(специальность Сб.09.01 - электрические каотны)

Автореферат.

дпесортпют ка согскзягэ упеиой ствлэкя кандидата технических наук

Томах 1933

РсОота выполнена и НПО "Полюс" u на коядро "Эл-жграчоскяо машины и аппарата" Тоисцогэ полетсшелвского уяазэрсстота.

Научные рукодатоли:

Басл. доятсл'.- науки и техники FCCC?, донто'. тухничиских наук, цро£г»ссор С1ШАЕЛ0В Г.А., кандидат тохдачбсшя наук, £ог.он'г ЦУКУБЛКН л.Б.

Официальные оппоио'гш: Зав. кафодрой робототехники ТЛУ. лектор технических наук, проф&ссор Хорьков К.А., зав. сеетора СК5 НПО "СиОзлбКтрсмотор", кандидат технических наук Твплоз А.И.

Бедуете предприятие - НПО "Техкотрок" (г. ïo.v.oî:)

Зашита диссертации состоятся 10 кояоря 1933 г. в skiwx-л* сала глазного корпуса в 15 часов не заседании слециад^зировашкл'о Созэта К 053.00.0i Томского политехнического университета; 65403.1 То-..о г проспект Ленина, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке унивзрестета. Автореферат разослан / CMé^J/tJU iS33 г.

Ученый сокр:п;гпь спошадширзашого соеэта, докгоо ТОЯКЧ'.ЧЙСХ nav::, Д,К.Чуч£~зш Û^Wx^-—

0 1 '

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Совераэнствованиэ приборных зкстзн и сладвдйх приводов" дли~ них'"' привело к""отказу от" градкцЕонкого подхода к построенкэ исполнительных устройств с обязательном вклпчанивм в состав последнего механическое ' редукторной передачи. В последнее вромя ведутся шггонсавныо поиска по создению непосредственного низкочастотного прзоода автоуэтизирозашых устройств.

Одкж кз возможных путей развития да посредственного привода автоматизированных устройств является разработка новых твгюв проебрззэгатаяоЗ (ЭМП) на оснозз . Сосконтаятапс ■ синхронных машин с постоянными нагнетами индукторного типа • ЭМП индукторного типа предстаэляот собой ивдуеторный двигатель (ИД) с электромагнитной редукцией частоты вращения ротора- Такие двигатели отличаются способностью при низких угловнх частотах вращения я небольших габаритах развивать значительные электромагнитные мэмвнш.

Использование ИД в качества двигателя низкой частота вращения в устройствах непосредственного привода накладывает на наго ряд трабовянкй, основным из которых является мшжнальныЯ рзакгшный мо«*о*тг при тссимальном электромагнитном моменте. Это связано с том, что в мапяттоэлектрическогл преобргзоватвле индукторного ■тепчг которая характеризуется двухсторонней зубчатостьп поверхностей, ограничивающих зазор, создается знакопервманный рэшгткззкый комэнт. Такоа реактивный ьдаяэт возникает при отсутствии токов а управляющей обмотке якоря и его действие ухудшает пусковая свойства двигателя, прзпятствуя разгону ' ротора в любом направлении. НалЕчиэ ренютшного момента ииэвт 5/®сто во всех типах ку^гаггоэлзктрпчоссспг прзобразоватаюа»' ' • ' -' —

В связи с отсутствие'«* расчета реактивного маната его величина и влвянаэ на пусковой г.таэн? до сих пор определялись в рвоультате окспвртл,октальных наблюдений.. Такш образом, ' возникает задаче разработка ьитэматачесхого аппарата расчета в исследования реактивного кшактв з синхронных машинах индукторного тала. Задача проэктмроианйя аддукторного двагаггаля с ¡«агнэтозлвкгрнчбекЕйс козбуашгаем п йСелвдованЕП ?лхтзнта придания я ого состзвляиих является актуальной н представляет научный а практический интерес, такзткка дйссэртагхйонкоа работа являлась составной • часты», штвлрВЕВВЁ? проводаиьк в НТО "Подвс* по - ЗПКь

('"Разработка энгвгр^рбзгнвоа САПР") - "" .

Цол ь работ»., Есслодовацу! ;ъ^г^с:;; индукторного двигателя с .магнигоэлипричскал.! ::

разработка методики оггп&кзацки разьзров ого оуоцз»о1г г,с:г..'.

Для достижения поетвзлмке!! цвлк х4ори&\яцрззгв« задачи:

- исследование магнитного - поля МП с учото;.: хх&ыый конфигурация и нелинейности капаггаоЕ систекз?

- расчет энергомеханичэсккл показателей ПЯ;

- исследование угловых шионгках у. пз них параметров зубцовой зоны;

- проведение огггимизаиап пра в-гбор-з геюл-ггргязск-^: рсз:.,л „•:> зубцовой зоны;

- разработка алгоритмов графической

достоверности полученных рэзультатоз рас^зча йХ";;

исследования угловых шкэнгных характеристик;

-разработка прох^рагжного обоспзчен;:." .-.„л-

проектирования и исследования ИЦ.

Метод и с с л б'д о з а 1/ и . .

исследования выбран мэтод кйтш«шя9Скогс> сзсз:.

Теоретические исследования базируется на сргдагцгка;:;:-. хс;;:::; интегрального» дифференциального и взрйсшонкэго у.ст.ж.хс;.. исследования стационарного >;.агн1ггаого поля рззока и;гол:.-: элементов. Для решения нелине2ной нргевэЦ оьдо-д: метод пошагового "нагрухэнпя" с хюахзду^х^ < хИ-у.лм-ул расчетной величины.

Научная новизна работа сйклвчол-сл ь ег^дса...:;.:

- дано математическое продстезлгнта использованием конечноэлвкоотюг шдойя . позволившее вычислить внзршмзхаккчэскЕз ИЬ высокой точность®;'

- прздлоьтэнз и прнлшнзнз при исследов^^^ катода«« »¿о--;, реактивного момента магнптовли^ричсской

индукторного двигателя установить его вэяаиину к 7арз>ггс-р ¿змзношз! с учетом влияния параметров зубцозо£ кощ;

- предложена в примонена г,;оюддкс отп-й.»зль;::до геометрических размеров зубцовой оош на оскэьз ж связей с величиной рз!став:юго и пулг-сйцщ.и; ьлсотр, моментов.

Практическая ц е и а о с т I-

- з разработке а реализации на ЭЕД иатеиетичзской издала ИИ. пгк'г-юляенэй проводить исследования магнитного соля машины с рзвльшка параметрами;

- п разработке и реализация на ЭВМ штодакв и алгоритма р5с?£ггя реактивного го,маета;

- в получении рекомендаций го оптимизации геометрических г - "' ?рэз зубцовой зоны ИД с магнитоэлектрическим возбуждением;

- з разработка программных средств Визуализации результатов расчета и исследования.

Разработанные методики а алгоритмы реализованы в вале пакетов прикладных программ для ЭВМ типа ЕС-1036, СМ-1420, РС-ХТ(АТ) В графического АРМ типа "apricot".

Ре а л в з 8 ц г я. Полученные в работе юдоли, иэтодики, олгорнтеы и рекомендации использованы при проектировании индукторных преобразователей в ЦНИИ "Электроприбор" {г. С.-Петербург). Внедрение результатов данной работы позволило эа счет исключения этапа макетирования исполнительного двигателя сокретать время разработки и улучшить его адаргомэханичеекко : .?р;:::таристики.

Л п р о б в ц и я. Основные положения и результаты работы до/ладыволись на научно-практической конференции НПО "Полос" г г-Томске (1983 г.). Краевой научно-технической конференции по .Ti: ромзткзащя электроприводов и оптимизации рогимэв з^вктрбпотреблвния в г.Красноярске (1988 г., 1991 г.), Республиканской научно-технической конференции "Электромеханический преобразователи и маашнно-веетильные системы" в г.Томскв (1991 г.), ч] Дальневосточной научно-практической конференции

"Совершенствование электрооборудования в средств автоматизация технологических процессов промышленных 4 предприятий в г.Комсодальск-на-Амурв (1992 г.) и научном семинаре кафедры электрических машин Томского политехнического

у;.-'.зэрсит£>та (1992 г.)

Публикации, По теме диссертации опубликовано о тчатнвд: работ*

Структура и объем работы. Дгсезрггацгя, сост<ш Ш ведения., четыре^ глав и заклшения, содеравг/ 131 еггрзнщу машдаописного, тедсстэ с рисунками и таблицами, дагараггури^ вкдервдвдф 1Д1 нвдэюнованив. 38 странна,

щш&шзя* '

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой глав о рассмотрев' требования, котораэ предъявляется I: исполнительна.'. двигателям тихоходного непосредственного привода, с учетом которых шбран злестрокэханнчеекпй преобразователь (ЭМП), обладапвгй значительным алэшроьшгюггшм шмэшш. Проводзн анализ конструктива решений ЭМП, который показал» что преобразователь с влектромагнеткой редукцией, выполненный па основе 1Щ с постоянными магнитами на статора, обладг&т способностью развязать значительная электромагнитный шкант при небольших мвесогабаратах и. низких частотах вращения.

Широкому распространении НД в качестве 5?.Ш с электромагнитной редукцией способствуй' такие пологз-ггельныв свойства, как высокая надежность к безотказность. Объясняется это, во-первых, тем, что в индукторных двигателях отсутствует скользящкв контакты, в во-вторых, нат деталей, вращашнхся с большими скоростями. Последнее обеспечивает длительный срок служба подшипников, долговечность которых снижается с увеличением скорости вращения.

В настоящей работе в качестве ЗМП с электромагнитной редукцией, на основе которого козэт быть выполнен бвзредукторный пришд, рассматривается трехфазный индукторный двигатель . (ИД) с магаитозлектрическим возбуждением, конструкция " которого показана на рис.1. Двигатель состоит из зубчатого ротора 1 и ' статора, выполненных из листового мзгнитомягкого материала. Статор двигателя состоит кз- отдельных сегментов 2 с зубчатыми полюсами 3, прилэганакуи к тангенциально намагниченным постоянны?.! магнитам. Сэгмэкты статора ИД имеэт пазы, рзделяэдиз полюсы, в которых располагается активные часта катушек 4 трехфазной обмотки, якоря. Зубцы на полосах одного сегмента смэщзнн относительно друг друга.

Спецификой работа ИД является затормонанкай резшл при нулевых ш весьма низких частотах вращения. Поэтому обеспечение стабильности вращающего момента в заданном рабочем диапазоне угла поворота ротора шгаггоэлектрического двигателя индукторного типа представляет собой трудную задачу н обусловлено многими факторами. ВращащйЗ мо.мэкт двигателя с магнитоэлектрическим возбуждением создается результируЕдеИ енэргией в воздушном зазоре. Он имеет две составлявшие: постоянную, которая определяется величиной камагкичаваЕщей силы котупсЕ обуотки якоря и магнитным потоком постоянных магнитов п шрэмзннуа» зазисяцуа от намагничкваицеа седы

Puc.l. Конструкция индуквюрмс-'О фива&г/т

с мваииеэаяекаричаекия Ьсаеуздакизм! I - роаор» 2 - овзпакад каевара. 3 - поствккыв мввкияы, 4 - nao дли сЕноши пкаря

- о -

катуски обьхтск якоря и поаанягдуюзя при поворота ротора с частотой ВЗМ9Н6Н£[Я ТОКОВ 2

2л

мвр- 21 •«•©¿¿^¿с«ц^с^о + - ~

о

/ 2 - — л , — » I \'1 X X к

^ ^ + * ю гр

о

Зп -Ел

*[в1пасгч©Э®*пС2г; С' * ппгс2 ---Звтсгг^ + —3 *

г ^ * о о

С» и

2п с-п

+ еАпСг в * 81п(22 О - —оз = 31 «V/.о -х-2

г г, .. т м р _ .

и с»

Если принять, что мгновенное знетенвз токоз в остатке якоря равно постоянной вэличеш, то характер езюкокяя влкпрэкагнЕтного момента врацэния опрэдзляетса рзспрздзлэнием магнитной прогодамэсти в воздушном оазорэ.Так кок в индукторных машлнгх налегшая проводимость является фунаггэй угла поворота врзсагсдаго ¡»тора» то очевидно, что при постоянно*; токе в о&сткэ япоря БрзаашЕй злоктромагшггшй иоузят щ заз'лсвт от угла поворота ротора. При отсутствии х® токоз в катупке нап.атоэлзюрнчбского двигателя врзщадякЗ момент, вызванный магавтакм потоко?.; только от постоянных магнитов косит реактивный характер, что н обуслошквает ухудшение -шмэнтных угловых характеристик к проязлоккз вЗФэкта "ззлппзная" ротора.

Расчеты составляхпшз: «омоете вращения с учетом кзиэнявдзйся магнитной проводи,:остк, путем разлогзкгля ез з гаржжическка ряд Фурьз, громоздки к неточны - Лучгик способа:: является анализ кагнзтного поля на ЭВМ с последующей гаторпротацгвй результатов на момент. Поэтому для разработки кэтодахи расчета рзекггьного (ломенга и анализа влияния геометрических размеров зубцовой зона на характер и величину ра.аютзного юкекта, предлагается кокзчнозлемзнтнаг модель магнитного поля, которая позволит Сола о строго подойти I проззегированпо двигвтслой подобного паю м учесть предъявляемые к ним требования.

Во второй глав е го:зодока модель магнитного паю ьагйигоало5ггр;гческого 1Щ с двухсторонней зубчатость:) с учотог реальной иоя^згуратек Е кестевкпя магнггооЗ спствкн. результата! работа которой является опрэдзлзште м^овзнкьт: значений паргьетроз поля в гияекадотг. от ¿тлоеото папопзкпя ротора. '.Для района полевой задачг прндзнвэтея к&тод кс.п.-ч.-Ы2 одечзктов.

ПространотБЭхШоз раопрздаязнш ¿^углграэг© кшпшюю поля :

- Г) -

::: >у: к. г: ;.х •.-•-.- :-:и :• • лгДОрш&яальнаМ V " ТГ чпгг*г;г ■----------- ------- _ __ ........_____

I ,} I

,> J .»д

-----> *--- ) * ¿ ■ ; - ■ ) с2)

«> л *

Iл; А - гл-кт-у.:*'?. у.;Гг;'.т;.г,? г .-' .:; £ г^гспость тока;

и . J '.-..'л'.'.. .. : : :■ : ■ / .* . - оЛрятнчя

v;.: :••/: 7. •••• • .

РССбИЖ« ДАННОГО УСЯПЖ'ЙЙЯ Г СаГГЬ ЗПМКчНПЖ) огчсканкьм такой

А, ■"'!ч;.'1!1 чжЪгжм.^.-.'^.

, л; ^

КА> --с ■ }г-1С )гI - -"] А'-.-^у. <3>

г ¿х а,- .>■: ¿у

При этом условия экетргмуз функционала

ат(А) <*:(А) <>:СА)

----= с; -----= п; = 0 (4)

¿А .»А <>А.

. J *

ГПГГ CKC-.-f.vy '¿^йЗПС-Г*?., регшгие которой

: ■.•.••...- ■■• с : • ••• . .-: • •:'•:•!-.,/'•_-.>: а .

г::-.;.'.':...-':.-..--. ■ ' '-'У .'¡лгг.^рзкчоских у: :::... :■,....• ч-. . ..■ . ••.-... •••• .-:{унхг.ия

является ■?. :••"•.:.'•: .'*. л ; ';: ■:/:■•'.■••-:/л у;'Л^г.ьиЛ.

V-: :, :. ...>. у: 2 р<к:'чгсся методом

лонгов.,-: о "н^г'^уугни/:" с :: <•/:•; V- .-V ниьм результата

последоа:г. &лы-ь;ки нняки. К^Мкгуыт; при н&кз»эстнах

потенциалах ленной снстога образует сиууотричнуа. полозигвльную опре.дале-гнув г^'г^нут; •/,'.:Г. г:рухту?а. Для ропвшм такой сксгста к<-"'-льсус.гсл у.г.* Г»уссз . ;т<зультзтом расчета является значен/я векторного магнитного потенциала А в узлах сетка конечных элементов.

Кззостаоэ гяспррлоданйп эектопного магнитного потенциала позволяет оггрелмкть йН-дуккиз в у.нтхру. элементе

¿А ¿А

е. - ¿у- : в, о - 5— ;

■V

в -\/ С-—)2-»-

1»у

Тогда энергия магнитаого поля в воздушном зазоре вычисляется из следу КЗ го соотнококгя

\'!и = £ • 2--— , С©

8Р.1 * »V

где вс о - индукция в V-:.: -площадь треугольного 1-го

элемента; длина ¡/агнптопроводь.

Электромагнитный шюкт, создаваема при взаимодействии магнитного поля» вызванного током катушки с иагютгнкм потоком постоянных магнитов находится как

И = —

со

Реактивный кокает, обуслоолэнш& полз« постоянных магнитов при отсутствии токов в главной обг/.отко оапааэтся б вддэ

И

р

со

СВ>

При исследовании ИД используется конзчноэлекентная юдоль магнитного шля, которая позволяет по известным распределении векторного магнитного потенциала и индукции рассчитать энергию поля в воздушной зазоре, величины и характер 1-змзнокся реактивного и электромагнитного моментов, а такге значение магнитной проницаемости в леСой точке г.згкпткого поля КЯ. Для расчета нелинейных магнитных систем автоматизировать*«; способом разработан гатод визуализированной аппроксп/ац'ггл характеристик ферромагнитных материалов на основе кусочно-агшсоксилируших кубических сплайнов, дающий начальное приблЕлэккв магнитной проницаемости: с высокой точностью.

Вся область исследования магкитього поля ЕЕ делится на вастс подобластей (сегментов). В качестве области расчета принят сег,/.энг в поперечном сечении электрической каша. На сеплзьт магсктно: системы нанесена регулярная сетка, которая состоит из 448 треугольных элементов к клсет 23Е0 углов. Сетка коночных злекойтб •в области расчета сЗ-эрггировени регулярная, что позволило позысйт быстродействий фуккцсоггпрэгашш ткете прярвии за счет ' укекксвяё ширины ленточной матр:зы козз&лхаекгов . Однако воз?"от:носта пакет рассчитана и на использование кзрогуляркой сетки.

Обобщенный елгор-гг;-/: рс счета конэчкозлзмеетноЗ гддз;

«snscnsoir, поля :xrs:ù.rx>3xnxTpZ4Bcxoro двигателя :шукгор«»го типа . првдсгаадзн »¡а p;:e.2.

т p о т i з » г л й э s рассд'длр'лявтся ' методика расчета"

:. 9f.8.- г-З рОЗКТКШПГО W»*<»hTa It ШЯВШХЯ Н8 КЭГО ПарвШТрОВ ЗубТУИЮЙ « йСГИС.»ЗСЗЭ!а«й; КОНР~гОП-О^ГГПГпЯ Г-ЮД^ЛИ ««ГНЗГГНОГО ПОЛЯ ЯД. пнлэ^нй й:гял;ггич0с:-сян зависимость величины составного мсжрют <vp ге^птркчпскит разчероз зуспозой зоны.

гУ.т^г?:::: у.сс-.ел-;в«:;ия р^т-гглвного иг-йнта прпдстязляпт гсл>й раичьт велич<вы й ого ггрзкгориспи» полученных аз

вкпргйтггчоской картины кагниткого поля в воздушном зазора vnutnrarvçiwttfn»* I но* irt)j.fv>»i л« муй poicpa. ПрД ' TTC"

источником энергии гагкнткого поля слузот поток от гостоигшх магнитов. Вразвние ротора достигалось имитацией перомецения магнитной проницаемости материала млгкитопрогюда ротора по элемонтем сетки модели ЯД на впличину угла поворота в.

в » a/k)-ts , (9>

где к - число элементов дискретной тодели кз участке зубпового

г,-:.".::;:,г.; "р^.} роторЧ ЯЛ,

'"■:;■' ог:г:;;г-.-.;.:.':; ;':\лоного полужо-сия, при котором происходит ••л-кся:г.:я ("з?л.-:ггл~:о" ) ротора досгаточно зиять характер изккишгия плсп сумлердого реактивного мовдчгга» которой :: ооодки:х о^гмгоггнх ЯП (рис.З). Число пяр таких csno-rroa крг.гш 3. Сухарный рой-стквкый мэконт находится з загг.гл-зтз гр^тлс-схого сложьккя двух одинаковых по амгизггудо, - но сдгснггых ¡? пространстве на половику зубцового деления и противополозшх по знаку зависимостей рььк;у.вного мокоига от

........сзтерз, подученных для двух соседних сегыогггов

-ол •• сдьйга ;-уС;Г)В второго сегкэнта относительно

первого. Тогда угловая характеристика сухарного реактивного ш?лента ЯД нз пару полюсоэ. представленная на рис.4. является знакоперзкенкой фу!£кцкей и носит периодический характер. Период этоН i-jHxiy;-; ivi-тавляет эуб^озое дэлонке. Аудяитуда суммарного рс w-roro г*с.»:-ггз определяется геомс рнчвскики размерами зубцогой ¿гна. "".я рстг;-озло;п*я максимальной емжтятудн рзактнэного . .с .лгите crp:.'i:Tcf: ого углозая характеристика на всю развертку ИЛ.

В результате анализа предварительных исследований рзактйшюго "глог^енгз устаноалвш наиболее йлияшив пйрйй&тра -s/OnoBoa ззбйы ® •дйзпезон HSjœHSKîn-. ^йрз ФШрЙМ ЗйЭДхШо "»оййо

Pue.2. Блок~ехкив раечкаф изымали харакягрис&ии КД

, jrrLnjl_nJ^ ¡

. 'í, f'sr^r-rrj— -j S'jg гззкзнмЬ !?£

на перу па/жгйЬ

Ир ,П5Н»Й

здкяшз ш «sa шгшв& •

детальное исследование.

- величина воздушного зазора 0,15 s <5о < 1,0

- отношение ширины зубца к зубцоэому делению 0,22 <ьвЛа< 0,66

- глубина паза 10 <5о < h п< 25 &0, iva.

Целыо исследования реактивного момента является анализ влияния геометрических размеров зубцозой зоны на величину и характер изменения реактивного моменте при вращении ротора с целью его ушьшення или устранения. Для анализа влияния параметров на величину реактивного момента установлена его функциональная аналитическая связь с параметрами зубцовоЯ зоны в виде аппроксимирующего выразаиия. Из предварительных исследований олодует, что экспериментальные области факторного пространства • .толста вляют собой стационарные налинойныо области. Обычно такие области удается описать уравнением второй' степени. Поэтому в качестве аппроксимирующего выражения использован полином второй степени.

г г а

V « Ь +Ьх + Ь х + Ь х 4 Ь х + Ь х + Ь х + о i i г г в в и i гг г ва а

+ Ь х х 4 Ь х х + Ь х х , CIO)

(21 г tai а гаг а*

где Y - реактивный «го; xt - величина воздушного зазора ¿о; >-.г - глубина паза ьп; ха- отношение ширины зубца к зубцоэому делению ь /t .

z г

Допустимая область исследования реактивного момента определяется факторным пространством

0,1 < < 1,0, 0,267 мм;

1,5 < xz < 6,5. дхг«. 1,485 км;

0,23 < ха < 0,57, дхаг,> 0,17,

где Дх^ - шаг факторного эксперимента.

Полученная ' функциональная свя-*ь позволяет осуществлял правильный выбор геометрических размеров зубцовой зоны. Данг рекомендации по уменьшению или устранению реактивного момента.

В четвертой главе рассматривается . вопрос! анализа пульсаций злекторошттюго юменга, вызванные наличие! реактивного mvsma, их связь о парадатрака зубцовой зоны. Здесь ж делается попытка разработать особенный критерий огггимзльног выбора геометрических раршроз еу (*цогюй зоны, который позволг проектировать Щ с ддащжшгниткьш и мшЕлальш

реактивным шкостеш, I

Расчет пульсаций электромагнитного гдаэкга произведен на основа рэпения коючнозлекэятной модели магнэтного полн в воздушном

зазора по {роргтуло

М - М

1 'и»и 111 н

м --------юо » ст

м + м

ИЛА К1Н

гл:> И, , к И - соответствен!» максимальное и минимальное

И Л >, {.4 ? м

¡лгхоза-й-хо значения злзктрс«агниткого моменте» оггроделяеше из полевой задачи (7).

Пульсаций элакхроиигннтиого могите при постоянно« кгновагаюк значении тока в обмотке якоря обусловлены наличием реактивного момента, характер и величина которого при известных допущениях меняется в зависимости от выбранных параметров зубцовоЗ зоны. Следовательно, пульсации электромагнитного момента зависят от геометрических размеров зубцозой зона. у>

На рис.5 построены зависимости пульсвций от параметров зубшвой зоны. Устойчивое состояние измзнзния пуяьсашй. равное 28ч» определяйся сл&дуи:лми геометрическими размерами зубцовоЯ зона КД:

1) отношение сирины зубцов на ротора к зубцовому делению ь А^ =0,4-1;

2) глубина пазк на роторе ьг1 = 13,5 ¿о; 3) величина воздушного зазора бо -0,15. В результате проведении исследований пульсаций злэктромагкиткого момента определена их функциональной связь с геометрическими размерами зубцоэоЯ зону.

Оптимизация геометрии зубиоэой зоны ИД заключается в выборе ее геометрических размеров, которые обеспечивает максимум электромагнитного момента и минимум реактивного. В этом случав за критерий оптимальности можно принять коз<Мациенг, характеризующийся отношением .моментов электромагнитного к

реактивному -й- • Тогда * оптимальное проектирование двигателя "р

индукторного типа сводится к задаче, цель которой - на^ги максимум пггилппъп»! ^М« -- прп соотпстстзуших функциональных ограничениях

- > тах С12)

р

К.

Го активный иомант и индукция в зубцах не пропивает некоторуз

постоянную величину

Hp S const ; В;,, S const . US)

Прн этой фактораш варьгрованда, яашстся отнощеада вярщ^ зубца к зубтвому делании ротор» - IjSWPa; ^щвад^чцна-

¿Л

- т/ -

*"• " —r-r.r ::.:-r~ç;гл уегочзялгзззэгся im

.■■.".. •; • : • rj'o-ya 3. - пйсчстах- 'ЛГ,- основное- мвнкган&э— время

У. ФУККЗГЙОН8ЛЬН01Х> , . ____i u-oSxcuasHO

. Xí-ntíHKS.

"" " - O^OÍSC-T.-ití!

* rr-irri'.-cp r:o '¡x.Kr-ys.o

Г !f7:V-- "■] } -~> G6>

(ig) иаклггс»; мртодрк планароэания

•¡. -—);;."Зуот кнспсжрятгюг© обращения к mozpjsi

. - ■ ■ хроэ вгигирояакм

1 -

L

(s 7)

-.с: i. t, С' К

г. - i i

. O ó - 0,7: h ♦ 0.327 (a -4 ) - Cl®

. • , r. C=y -p -

•.) "¡"игоряя огггимйзацки

:з "Z прз-слагаотси • •,• .• ■.■■ала к рашстезиоху un

~ у.г, {^."с'хональйоЗ связи.

чгсзкатаяескет коночноалзквнтчыб «ИВМ®-

- 48 i

одекватно отраетет процессы, связанные с изменением магютной анергии поля- при вращении роторе Щ. что подтверждает экспериментальное исследование - мгновенных значений электромагнитного и реактивного моментов" реальной физической шдэли.

Элеменгы автоматизации предусматривают вопросы графической визуализации полученных результатов расчета конвчнозлвмекгкой модели магнитоэлектрического двигателя с использованием средств вычислительной техники и с учетом требований, предъявляемых к алгоритмам автоматизированного проектирования. в этой части разработаны пакеты прикладных прогрей.« визуализированное приближение кривых намагничивания по заданной точности: построение равновекгорного потенциала магнитного поля; вычерчивание деталей и узлов ИД; построение угловых моментных характеристик ИД.

ЗАКЛЮЧЕНУЕ

По результатам выполненной работы мозга сделать следующие вчзоды:

1. Разработан математический аппарат расчета ¡жакта вращения, ориентированный на применение современных вычислительных средств и позволявший расчет угловых тамзнтных хараетэристик двигателей подобного тала. Благодаря этому расширен круг рэааешх задач и сделан шаг в сторону более строгого подхода к проектированию двигателей с магнитоэлектрическим возбуждением."

2. Дана математическая формулировка оптимизации геометрических 'размеров _ зубцовой зоны, позволившая исследовать влияние геоштрических размеров на угловые момоктные характеристики. Па основа етого установлена функциональная связь обойденного критерия оптимизации с параметре.«: зубцовой зоны.

3. - Построена дискретная конэчноэлекзнтная . модель магнитоэлектрического двигателя индукторного типа на основ» решения задачи стационарного магнитного поля, позволяющая моделировать целый отрезок двигателей подобной конструкции независимо от габаритных и геометрических размеров зубцовоа sota, в также количества и разшроз постоянных магнитов.

4. Разработана модель визуализированной аппроксимации кривых 'намагщгчввакйя, позволяющая наиболее точно учитывать начальное пршйлюЕЭНйо магнитной прокицзвьюста при расчете магнитных тдийвйннх сред.

5. Дзш рекошидацца по ушнъажкю велачкни реактивного гаманге в нагнгтоашгетрячесиж КД.

п. прэд):о-<-ек гетерий оптимального выбора геогягграадскпх

" .. 0,гу.ои':.. '.-¡•но к^кси'., лтьг^л ■^лэюф'х'дпшш*'!!

сладит— считать-

"•■••..'..■•. .<;.'■,г^пр:-.'::.,:-"/: "о;; и лев,

—и огтгиьяааши гвокэтраческих

тпаплппгдонятедаа индукторкш'о Мя ка предприятие Щй"'

■ •»., .": • . } ■-• улуу^'эть ос:: -ЛЧУЭ

п г. моп нов содержание диссертации опубликовано в

:. Казанцев Б.М., Попоуй Т.Н., Закиров В.Г. Разрасотсса массиве

ч>р*.'а!г:--: по фврр''зггзтз? г.иггорг.алам и его математическая обраС"'! ка. Каучно-Тй::н. отчет о НИР. САП? ГТПЗМ 0217149.2.435100-03, 1987, - 83 с.

2. Попова Т.К., Неверов В.И. Влияние конструкции и материала инщпсгора 5« форму напрягшия в фазных синхронных машинах с кл^ссбгзсзнцм ротор^ч. В Сб.: Исследование спвщшлыых

. ..-.-. .■г-.жлг.&я скству. - Тоаск. ?ПЯ,

I Г Г^-.алИГХ)«,1:!!?.? ¿гфзчтористик -, ■ САш' злекгрпчэскпу. ^ил^!. Моторная;

':. т: .-'-г.. по автомпгизнцв! электроприводов и

СиЬ.жза:.;::^ рз^т л;. .••■.•Ч:.. . тайлолня // :зз. докл., Красноярск,

4. у'/куол;..: Д.Ь., Лекл;1:; У. Д., Нопсйя Т.Н. !'атэ;^втичссигя шгэль синхронного индукторного двигателя. В Сб.: Автоматизация

... ,.^.т'г.'"у.'ткугрябяяряя. * Таз.

5. Попова Т.Н. Реактивный мокэкг синхронного авдукгоркого

двигателя с магшгтсзлэктрлеским возбуадэниег?. В Сб. г я гяктпомеханический преобразсзатоди и изаЕГОЮ-вэншгьше спстзгдг.:

• •('.••:• -панской ш>уч!-. конф» - Тотск, 1531, С.31 V,. ^^¿ла Т.К. (лгп^с'-заш'я гзолглрл« гоны в ИЛ с

хэ^.-лр-.-чес!.--.-! В Сб.: С<я»рвднствоваН£Э

: ... .-лОэрул'ЧУЬ-йя 'л срэдст-з аЕтсглатазацЕ-Ч тэ-гнологичос^'з: протесов оркяшюниле прадпрзятаЗ.: Тэз. докл. ш Даш»звасгс^аШ научкэ-прэкг, нок$. - Ко"ссгольск - на - йгдурэ» 1592, С-.53