автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Исследование и разработка магнитных муфт для герметичных машин

На правах рукописи

ПИСАРЕВСКИИ Александр Юрьевич

^иссМ-

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МАГНИТНЫХ МУФТ ДЛЯ ГЕРМЕТИЧНЫХ МАШИН

Специальность: 05.09.01 - Электромеханика и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0 5 ДЕК 2008

Воронеж-2008

003456676

Работа выполнена в ГОУ ВГТО «Воронежский государственный технический университет»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Кононенко Константин Евгеньевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Анненков Андрей Николаевич;

кандидат технических наук, доцент Коробов Геннадий Викторович

Ведущая организация

«Научно-исследовательский институт механотронных технологий - Альфа -Научный центр», г. Воронеж

Защита состоится 17 декабря 2008 г. в Ю часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д212.037.09 ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

Автореферат разослан « 14 » ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета С^^^еР—Кононенко К.Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важной проблемой в современном машиностроении является создание оборудования, способного работать с высокой производительностью и без ремонтов длительное время в условиях автоматизированного производства, исключающего постоянное присутствие человека. Повышение безопасности технологических процессов, потенциально опасных производств требует применения герметичных машин и аппаратов.

Возможно использование двух вариантов электромеханических устройств: экранированных электродвигателей и магнитных муфт (ММ). Применение ММ позволяет получить качественно новое устройство по условиям обеспечения герметичности без существенных конструктивных изменений электродвигателя и турбомеханизма. Необходимость в разработке новых прогрессивных конструкций этих устройств в первую очередь связана с появлением новых материалов постоянных магнитов, в частности изотропных магнитопластов, позволяющих оптимизировать структуру поля намагниченности. Удовлетворение возросшей потребности промышленности нашей страны в более совершенных конструкциях ММ непосредственно связано с разработкой новых методик проектирования, которые позволяют значительно сократить этап макетирования в процессе экспериментальной отработки вновь создаваемых конструкций в условиях применения новых материалов постоянных магнитов. Наряду с необходимостью повышения точности расчета возникает задача максимального использования активных материалов, снижения металлоемкости и трудоемкости изготовления конструкций магнитных муфт [9, 38].

На основании изложенного исследования, проводимые в диссертационной работе, направлены на создание теоретических предпосылок уточненных методик проектирования ММ для передачи момента вращения через герметичную перегородку (экран).

Данная диссертационная работа выполнялась в соответствии с одним из основных научных направлений ГОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет" ((Исследование и развитие методов проектирования и моделирования электромеханических систем» (ГБ НИР №2005.3).

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является исследование и разработка магнитных муфт, позволяющих осуществлять передачу момента вращения через герметичную перегородку и выполненных на основе современных материалов (магнитопластов с заданной структурой поля намагниченности или на основе анизотропных однородно-намагниченных постоянных магнитов). Для достижения этой цели в диссертации решались следующие задачи:

1) провести анализ современного состояния вопроса и выбрать методы теоретических и экспериментальных исследований;

2) на основе моделирования магнитного поля различных радиальных муфт получить их силовые характеристики для оценки эффективности конструкции и динамики работы турбоагрегата;

3) установить критерии оценки конструкций магнитных муфт, выбрать наиболее рациональные технические решения и определить оптимальные соотношения геометрических и физических параметров соответствующих магнитных систем;

4) разработать уточнённую методику расчёта радиальных магнитных

муфт;

5) выработать рекомендации к выбору конструкций магнитных муфт по условиям пуска электропривода турбомеханизма.

Объектом исследования является процесс передачи момента вращения через герметичную перегородку посредством магнитных муфт.

Предметом исследования являются синхронные муфты радиальной конструкции с высококоэрцитивными постоянными магнитами.

Методологическую и теоретическую основу исследования составили научные труды российских ученых: Е. А. Николаева, В. С. Замараева, Л. Н. Сухоро-сова, А. Я. Красильникова, В. В. Добротворского, Н. П. Черноусова, А. Н. Кути-нина, В. Ф. Федорова, В. В. Буренина, Д. Т. Гаевик, В. П. Дробова, В. В. Иванова, С. Р. Мизюрина, М. А. Ермилова, Т. А. Щетинина.

Методы исследования. Результаты, полученные в диссертации, основываются на теории электрических машин, теории электромагнитного поля, теории математического анализа, включая векторный анализ, теории вычислительной математики и математического моделирования.

Научная новизна исследований. В результате выполнения работы получены следующие новые научные результаты:

- на основе численного анализа магнитного поля различных вариантов магнитных систем установлены наиболее рациональные конструкции магнитных муфт, которые могут быть реализованы в рамках существующего производства;

- доказано, что применение концентраторов магнитного потока в конструкции магнитной системы не приводит к улучшению массогабаритных показателей муфт;

- определено, что угловые характеристики активных магнитных муфт без концентраторов магнитного потока могут быть аппроксимированы синусоидальной функцией (корреляционное отношение Я2 не менее 0,96) независимо от

формы полюсов их числа и марки материала постоянного магнита;

- предложена методика определения оптимальных геометрических соотношений между величиной немагнитного зазора и высотой постоянных магнитов, между величиной немагнитного зазора и длиной полюсной дуги активных магнитных муфт, по которым рассчитываются главные размеры устройства;

- создана математическая модель синхронной магнитной муфты с криволинейным (циркулярным) намагничиванием постоянных магнитов, основанная на аналитическом расчете магнитного поля в активной зоне, и на этой основе разработана методика расчёта магнитных муфт, не требующих магнитопрово-дов;

- определены критерии обеспечения надежного пуска турбоагрегата с двумя магнитными муфтами на основе математической модели, учитывающей влияние электромагнитных процессов в двигателе;

- разработана уточненная методика проектирования магнитных муфт, включающая выбор параметров оптимизации, ограничений и критериев оптимальности в зависимости от назначения, условий применения и параметров турбомеханизма.

Практическая значимость работы. Предложенная методика проектирования магнитных муфт обеспечивает более высокую точность расчета момента, передаваемого муфтой. Методика включает математическое моделирование магнитного поля выбранной магнитной системы с определением статической угловой характеристики устройства. Полученная характеристика позволяет реализовать математическую модель для оценки переходных процессов электропривода при пуске и изменении нагрузки турбомеханизма. Показано, что в условиях прямого нерегулируемого пуска турбомеханизма надёжная синхронизация полумуфт зависит не только от соотношения их моментов инерции, но и числа пар полюсов, уменьшение которых улучшает условия пуска.

Результаты, полученные в работе, расширяют возможности оптимального проектирования уже имеющихся и перспективных магнитных муфт. Вследствие выполненного анализа различных магнитных систем предложены критерии выбора конструкций магнитных муфт. Даны рекомендации по выбору главных геометрических размеров, числа полюсов, размеров магнитов и материала, из которого они должны быть изготовлены.

Математическая модель магнитной муфты с циркулярным намагничиванием дает возможность более точного анализа подобных магнитных систем и дополняет существующие методики проектирования в области создания перспективных конструкций, не требующих магнитопроводов, что открывает новые области применения этих устройств в практике машиностроения.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные в работе, внедрены на таких предприятиях, как «НИИ механотроники -Альфа» и ОАО «Агроэлектромаш» (г. Воронеж). Результаты исследований могут быть использованы предприятиями, занимающимися разработкой и изготовлением герметичных насосов и компрессоров, такими как ЗАО «Гидрогаз», ЗАО «Турбонасос» (г. Воронеж).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика аналитического расчёта магнитного поля муфты с криволинейным (циркулярным) намагничиванием изотропных постоянных магнитов (Ш-Ре-В) полумуфт, обеспечивающая достаточно высокую точность расчёта (погрешность 6 - 8 %) и позволяющая с высокой эффективностью выполнять оптимизацию магнитной муфты на основе аналитических выражений.

2. Методика выбора наиболее рациональных конструкций магнитных муфт в зависимости от формы постоянных магнитов и конфигурации магнитной сйстемы на основе численного моделирования магнитного поля (метод конечных элементов), позволяющего определить зависимость передаваемого момента вращения от угла рассогласования полумуфт или вид угловой характеристики (по аналогии с синхронными электрическими машинами), которая является ключевым звеном математической модели для описания динамики работы электропривода турбомеханизма.

3. Методика определения оптимальных соотношений геометрических и физических параметров магнитных муфт по условию максимального использования активных материалов.

4. Методика определения критического числа полюсов полумуфт по условию надёжного пуска турбомеханизма при прямом включении в сеть различных типов электродвигателей.

5. Уточненная методика проектирования магнитных муфт для герметичных турбомеханизмов, включающая три составные части:

- первая, аналитическая, служащая для ориентировочного определения конструкции, геометрических размеров муфты и выбора активных материалов;

- вторая предназначена для уточнения размеров и параметров муфт на основе численных методов расчёта, а также для определения угловой характеристики магнитной муфты;

- третья часть — это поверочный расчёт устройства с оценкой динамики работы электропривода турбомеханизма.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались и были одобрены на семинарах кафедры электромеханических систем и электроснабжения ГОУВПО «Воронежский государственный техниче-

скин университет» (2005 - 2007), ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» (2005 - 2007), Всероссийской научной конференции «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве» (Воронеж, 2007), международных научных конференциях «Высокие технологии энергосбережения» (Воронеж, 2007), «Компьютерные технологии в технике и экономике» (Воронеж, 2007),«Материалы с особыми физическими свойствами и магнитные системы» (Суздаль, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведённых в конце автореферата, лично соискателю принадлежат:

[5, 6] - постановка целей и задач исследований; [7, 8] - результаты исследований на математической модели; [9,10] - разработка теоретических моделей и их экспериментальное подтверждение; [2] - разработка теоретической модели электромеханического переходного процесса в машинах постоянного тока.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 104 наименований и 6 приложений. Основная часть работы изложена на 177 страницах, содержит 19 таблиц и 97 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы, отмечены научная новизна и практическая значимость результатов проведенных исследований, дана краткая аннотация диссертации.

В первой главе представлены общие сведения об электромагнитных устройствах для бесконтактной передачи момента вращения через герметичную перегородку. Рассмотрены основные конструкции герметичных насосов, указаны их преимущества и недостатки. Отмечены особенности герметичных конструкций с магнитными муфтами и представлены основные типы постоянных магнитов, использующиеся в магнитных системах этих устройств. Дана классификация магнитных систем муфт с постоянными магнитами и выбраны основные типы магнитных систем (рис. 1).Рассмотрены основные методы магни-тостатического расчёта, использующиеся при проектировании систем с постоянными магнитами. Сформированы задачи исследования.

Во второй главе выполнен анализ магнитного поля 20 различных конструкций магнитных муфт, которые могут быть реализованы в рамках сущест-

вующего производства. На основе аналитического метода расчета произведено моделирование магнитного поля неявнополюсной конструкции магнитной муфты с циркулярным намагничиванием постоянных магнитов (рис. 2).

М5-04

М5-14 МБ-20

Рис. ]. Основные типы магнитных систем

Согласно основным теоремам поля введение понятия источников магнитного поля (магнитных зарядов) позволяет исключить в конечной математической модели магнитной системы характеристики магнитных сред и привести исходную задачу к задаче расчёта магнитного поля в вакууме (рис. 3). Принимаем следующие допущения: магнит намагничен до насыщения; структура поля намагниченности задана; магнитное поле плоскопараллельное.

Магнитное поле, созданное распределёнными в пространстве источниками, описывается системой уравнений Максвелла. При рассмотрении магни-тостатической задачи введение скалярного магнитного потенциала позволяет перейти к уравнению Пуассона.

^2фм = ~ Рм> Но

где р м - объемная плотность фиктивного магнитного заряда. В дальнейшем для определения магнитного поля можно воспользоваться общим решением уравнения Пуассона:

Ф0=—-—•• [Ьщу. д 4-л-Цо /»Я

(2)

Рис 3 Модель магнитной системы с циркулярным намагничиванием магнитов

Рис. 2. Магнитная система М51211Р08: 1 - втулка (сталь 08Х18Н10Т), 2, 4 - постоянные магниты (ферриты бария); 3 - воздушный зазор; 5 - корпус (сплав АЛ9) Геометрия системы: = 22,5 мм, Я2 = 28 мм, ЯЗ = 35 мм, 114 = 37,25 мм, Я5 = 39,5 мм, 116 = 39,5 мм, 117 = 55 мм

В соответствии с рис. 2 можно принять, что связанные магнитные заряды сосредоточенны лишь на поверхности магнита.

В магнитной системе муфты фиктивные магнитные заряды создаются намагниченностью постоянного магнита, которая, в свою очередь, формируется намагничивающей установкой. В общем случае распределение плотности фиктивного магнитного заряда является функцией угла 6 (рис. 3).

По известным магнитным потенциалам отыскиваем составляющие напряженности магнитного поля:

Н =■

Зф н =_1.3ф

др' ' р ду

(3)

По составляющим напряжённости магнитного поля можно определить распределение индукции в рассматриваемом объёме муфты. Наибольший интерес представляют составляющие напряжённости магнитного поля в воздушном

зазоре.

В,2 =Ио-Н,2, В,2=ц0-Н,2 (р<с), (4)

в'п = Ио * Н'п. В'п =Ио-Н;, (р>Ь). (5)

Будем рассматривать магнитное поле на радиусе Я средней окружности рабочего зазора 6М. Ведущая и ведомая части муфты отделены немагнитной перегородкой - экраном. Внутренний ротор под действием внешнего момента повёрнут относительно внешнего ротора на электрический угол

6 = р-6\ (6) где б' - пространственный угол поворота.

Уравнения принимают следующий вид:

вг2(р,

¿Е. Л Л n=lk=l

_ т 2Р °°

Bt2(P,Y) = ~ZI

п П—I k--l

к-1

(-l)"{f ~-sin(k.a).cos

к- у---п

Р

к-1

fsin(k.a).sin

к — • п -у P

B'rl(P,Y) = --IE

71 n-1 k=l

B'M(P.Y) = -I-SS

.I.sin(k-o')-cos k-(Y + e)-k^-n

к — • n - к • (y + 9) P

вг = вг2 + в;,, в, = в,2 + в;,, в = Л/в? + в,2 ,

у и 0 - пространственные углы, которые могут быть записаны в электрических градусах:

0' = р-0, у" = р-у.

Овов

/ 1 \

г

/ \

/ \

\

/

I \

1 1 А

(7)

(8) (9)

(Ю)

(П) (12)

Параметры материала. В, = 0.6 Тл, НсВ = 389 кА/м

Параметры материала Вг = 0 33 Тл, Нсв = 225 кА/м

Рис. 4. Угловые характеристики муфты MS 12 при использовании различных материалов постоянных магнитов

Для более наглядного и корректного сравнения магнитных систем при моделировании магнитного поля муфт (рис. 1) методом конечных элементов приняты следующие ограничения: материал постоянного магнита во всех конструкциях одинаковый и соответствует характеристике магнита марки 19БА260 (Вг = 0,33 Тл, НсВ = 225 кА/м); материал магнитопровода соответствует кривой намагничивания стали Ст 3; диаметр муфты, величина воздушного зазора и высота магнитов в процессе расчётов не изменяются; число полюсов полумуфт всех конструкций равно восьми.

Угловые характеристики муфт получены на основе расчёта магнитного поля и передаваемого момента М при изменении угла рассогласования полумуфт с шагом в 1°, начиная с холостого хода и до выхода муфты из синхронизма, когда М = 0. Таким образом, были исследованы 19 магнитных систем.

х,

Рис 5 Картина магнитного поля в магнитной системе MS040F08 (уюл рассогласования полумуфт 0 0°)

к^'Щ

Ж • • "

Рис 6 Картина магнитного поля в магнитной системе MS040F08 (угол рассогласования полумуфт 23 0°)

г

Рис 7 Распределение индукции вдоль полюсной дуги в магнитной системе М504()[ 08 при углах рассогласования

0 0°

Рис 8 Угловая характеристика М5040Г08 поз 1 — расчетная зависимость М(0), поз 2 — синусоидальное распределение М = МШ„,Ш19

Во второй главе представлены результаты моделирования основных конструкций ММ по каждой классификационной группе (глава 1): МБОЮРОБ, М8040Р08, М80711Р08, М8140иР08, М8200Р08, М82311Р08.

Выбор наиболее перспективных конструкций осуществлялся в соответствии со следующими критериями (13) и (14):

где к3 - коэффициент заполнения активного объёма муфты; У„„ - объём всех магнитов, установленных в муфте, м3; Ум - объём муфты, м3; кн - коэффициент неоднородности магнитного поля постоянного магнита; Втах - максимальная индукция в постоянном магните, Тл; Вср - среднее значение индукции в постоянном магните, Тл; кэ - энергетический коэффициент постоянного магнита; W - плотность энергии постоянного магнита, Дж/м3; \Утах - максимальная плотность энергии, которую может иметь однородно намагниченный постоянный магнит данной марки, Дж/м3.

(ф')2-6 М'тах М'тах

-, «2=—т^. п3=—(14)

ц0 ш я • Э • 5

где п, - показатель, являющийся энергетической характеристикой постоянных магнитов, который пропорционален запасу энергии, передаваемой постоянным магнитом в рабочий объём муфты; р - число пар полюсов; Ф' - магнитный поток на единицу активной длины муфты, Вб/м; 8 - величина немагнитного зазора между полумуфтами, м; п2 - показатель удельного момента, передаваемого муфтой; М'тах - момент на единицу активной длины муфты, Н-м/м; ш' - масса, приходящаяся на единицу активной длины муфты, кг/м; - показатель, равный отношению максимального момента муфты М'тах к площади воздушного зазора; Б — средний диаметр муфты, м; 5 - немагнитный зазор между полумуфтами.

Наилучшими показателями обладает муфта МБ 12 (табл. 1). Определение оптимальных соотношений размеров и числа полюсов, при которых критерий п, достигает максимального значения в заданных габаритах муфты, выполнено для магнитных систем МБ 12 и М807. В качестве переменных приняты следующие соотношения:

(15)

2-Ьм а-т

где 8 - величина немагнитного'зазора, мм; а - коэффициент полюсного перекрытия (а= Вср/Втах); т - полюсное деление, мм (т = к- Оср/2р).

Результаты оптимизации муфт представлены на рис. 9-10.

1.35 \Л5

ио

I 15

1.Ю

| 1.05 2

1,00 095 О 90 085 0 80 0.75

—

\

/ \

/ \

/

1

1

и» 3 1,10 1 1.03 3 0,95 ^

0 88 3 | о.яо 4 0.73 3 0,65 3 0,58 | 0.50 3 0,43 ^

1 1 > - 10мм

1 / / ч

1 / ✓ \ 5 - ? 5 мм- 1

1 / / / -

1 Л / / / » Ь - 4 0 мм

1 1 / / 1 1 8 » 5 0 мм 1 - 1 5 к» 1

у У \

1 у у N

I

1 ✓

I

\

0.08 ОН 0 К 0,1В 0 21 0 24 0 27 О М 0 14 0 37 0.4(1

0.10 0,{3 0,16 0,19 0,22 0.25 0 28 0.31 0,44 О У7 0 4(

Рис. 9 Рис. 10

В третьей главе рассмотрены вопросы динамики работы электроприводов турбомеханизмов с магнитными муфтами. Представлены результаты исследований нерегулируемого электропривода герметичного насоса от асинхронного двигателя с одной и двумя магнитными муфтами (рис. 15), а также регулируемого электропривода с вентильным электродвигателем и магнитной муфтой. Системы дифференциальных уравнений (16, 17) включают угловые характеристики магнитных муфт М(Э), позволяющие моделировать динамику пуска электропривода турбомеханизма.

а) б)

Рис.11. Расчётные схемы электроприводов турбомеханизмов: 1 — асинхронный электродвигатель; 2 — ведущая полумуфта; 3 — экран; 4 — ведомая полумуфта; 5 — внутренний экран; 6 —турбомеханизм

Система уравнений движения машины, соответствующая рис. 11, а:

=(Мм-М0)-Мт.вт(9>,

'г ^00, м

——-=м„

•Бт9-М„.

I, (ко,

ь..

Рл Л

Система уравнений движения машины, соответствующая рис. 11, б:

-М^Ф.-РЛ-М^;

J7 с1ш,

Рл

С1й}3

= Мт1 ■ 5т(р, - Р2)- Мт2 ■ 5т(р3 - р4)- М^: = Мп2.яп(р1-р4)-М11-М1р,,

(17)

Рд *

где Мэд - электромагнитный момент машины, Н-м; Мо - момент холостого хода электродвигателя, Н-м; Мт, - максимальный момент, передаваемый первой муфтой при смещении полумуфт на угол 9, = Р, - Р2, Н-м; Мт2 - максимальный момент, передаваемый второй муфтой при смещении полумуфт на угол Э2 =(33 -Р4, Н-м; М^р,, М^, Мтрз - момент трения полумуфт о среду, Н-м; -момент инерции первой сосредоточенной массы, кг-м2; }2 - момент инерции второй сосредоточенной массы, кг-м2; .Ь - момент инерции третьей сосредоточенной массы, кг-м2; рд- число пар полюсов электродвигателя; ска,/^, с1ю2/<1(:, скОз/сК - соответствующие угловые ускорения первой, второй и третьей сосредоточенных масс, рад/с2; ш,, со2, - электрические частоты вращения соответствующих масс.

Системы дифференциальных уравнений (16), (17) решаются совместно с системой дифференциальных уравнений электрической машины, записанной в осях а, Р для асинхронной машины и в осях (1, ц для синхронной машины. Решение систем дифференциальных уравнений осуществляется с помощью программного средства МаИаЬ.

В четвёртой главе дан анализ факторов, определяющих главные размеры магнитных муфт, изложены основы инженерной методики проектирования этих устройств, являющейся первым этапом проектирования и основой для применения методов математического моделирования при помощи современных программных средств. Изложена методика расчета радиальных магнитных муфт для герметичных машин, включающая как общие рекомендации, так и пример расчета муфты конкретной конструкции.

Для оценки предлагаемой методики использовались две магнитные муфты: первая разработана на ЗАО «Гидрогаз» (г. Воронеж), вторая — экспериментальный образец (кафедра ЭМСЭС, ВГТУ). Первая конструкция (рис. 18) построена на использовании анизотропных постоянных магнитов одинаковой формы марки Н247/1.13/836/1353. Вторая (рис. 20) построена на основе кольцевых постоянных магнитов, предоставленных ООО «Валтар» (г. Королёв).

Рис. 12. Магнитная муфта ЗАО «Гидрогаз» Я23.4 га5'5

' га

Рис. 14 Экспериментальная магнитная муфта (2р = 4)

12(1 N0 1&0 11(1 30 0

Рис. 13. Угловая характеристика муфты (поз. 1 - эксперимент, поз. 2 - расчет)

Рис. 15. Угловая характеристика экспериментальной магнитной муфты

Результаты расчётов показывают, что размеры муфты практически попадают в диапазон оптимальных соотношений, а погрешность определения момента, передаваемого муфтой, составляет 8 % при аналитическом расчёте и 3 % при численном расчёте.

В заключении приведены основные результаты выполненных научных исследований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. В результате проведённого анализа литературных источников установлено, что имеются тенденции к расширению области применения герметичных турбоагрегатов с магнитными муфтами благодаря высоким технико-экономическим показателям этих устройств. Однако дальнейшего совершенствования требуют методики расчёта магнитных муфт на основе изотропных постоянных магнитов (магнитопластов) с заданной структурой поля намагниченности. Отсутствуют данные по вопросам проектирования турбомеханизмов для транспортировки особо опасных сред с двумя герметичными экранами и соответственно с двумя магнитными муфтами.

2. На основе анализа магнитного поля различных конструкций магнитных муфт получены угловые характеристики, которые с высокой точностью аппроксимируются синусоидальной функцией (корреляционное отношение Я2 не менее 0,96) независимо от формы магнитов, числа полюсов и материала постоянного магнита. Исключение составляют ММ с концентраторами магнитного потока в виде стальной арматуры.

3. Применение концентраторов магнитного потока в конструкциях магнитных муфт не приводит к улучшению их удельных силовых характеристик и массо-габаритных показателей.

4. Наилучшее использование анизотропного магнитного материала достигается в явнополюсных конструкциях магнитных систем с простой, высокотехнологичной формой постоянных магнитов в виде прямоугольного паралле-пипеда.

5. Установлено, что наилучшими силовыми показателями обладают не-явнополюсные магнитные системы с максимальным коэффициентом заполнения активного объёма муфты магнитным материалом.

6. При использовании изотропных постоянных магнитов, в том числе и магнитопластов, наилучшими силовыми и массогабаритными показателями обладают системы с циркулярным намагничиванием полумуфт и не требующие применения магнитопроводов.

7. Установлено, что все конструкции магнитных муфт имеют оптимальные соотношения геометрических размеров, которые определяются величиной немагнитного зазора между полумуфтами. Так оптимальное отношение величины немагнитного зазора к суммарной высоте магнитов полумуфт лежит в

диапазоне 0,29 - 0,31, а наиболее благоприятное соотношение между величиной зазора и полюсной дугой составляет 0,24 - 0,28. Последнее соотношение, по сути, определяет оптимальное число полюсов при установившемся режиме работы муфты с заданным запасом синхронизирующего момента. Оптимальные соотношения размеров позволяют получить магнитные системы с минимальным расходом магнитного материала при заданной величине передаваемого момента.

8. При рассмотрении динамических режимов работы электропривода герметичных турбоагрегатов с магнитной муфтой установлено, что в нерегулируемых машинах для обеспечения надёжного пуска при прямом включении в сеть целесообразно уменьшать число полюсов по отношению к оптимальному значению. При этом ухудшаются массогабаритные показатели муфты, но возрастает момент инерции внешней полумуфты, процесс пуска становится более плавным и, как следствие, более устойчивым.

9. Применение в качестве электропривода турбомеханизмов, частотно управляемых асинхронных или вентильных двигателей позволяет реализовать магнитные муфты с оптимальными геометрическими соотношениями (по условию максимального использования активных материалов) как в обычных конструкциях турбомеханизмов. так и в конструкциях с двумя герметичными экранами.

10. Предложена методика проектирования магнитных муфт для герметичных турбомеханизмов на основе применения редкоземельных постоянных магнитов Ш-Ре-В. Показаны перспективы дальнейшего улучшения технико-экономических показателей этих устройств.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Кононенко К.Е. Моделирование динамики работы герметичного тур-бомеханизма с магнитной муфтой / К.Е. Кононенко, А.Ю. Писаревский // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2008. Т. 4. № 3.С. 91-94.

2. Писаревский А.Ю. Математическая модель магнитной муфты с кольцевыми магнитами / А.Ю. Писаревский // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2008. Т. 4. № 3. С. 61-64.

Статьи и материалы конференций

3. Писаревекий А.Ю. Исследование вращающего момента, создаваемого магнитной муфтой неявнополюсной конструкции / А.Ю. Писаревский // Промышленная информатика: межвуз. сб. науч. тр. - Воронеж: ВГТУ, 2004. - С. 125-128.

4. Писаревский А.Ю. Анализ и расчет перспективных конструкций магнитных муфт для передачи вращения через герметичную перегородку / А.Ю. Писаревский // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды Всерос. конф. - Воронеж, 2005. - С. 108109.

5. Писаревский А.Ю. Моделирование магнитного поля синхронной радиальной магнитной муфты / А.Ю. Писаревский, С.Ю. Писаревский // Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники: труды Регион, студенческой науч.-техн. конф. - Воронеж, 2004. - С. 148-149.

6. Писаревский А.Ю. Применение магнитных муфт для передачи движения через герметичную перегородку химических электронасосов / А.Ю. Писаревский, С.Ю. Писаревский // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды Всерос. конф. - Воронеж, 2004.-С. 129-130.

7. Писаревский А.Ю. Магнитные муфты для герметичных электронасосных агрегатов / А.Ю. Писаревский // Сб. докладов Междунар. науч. конф. -Воронеж: Междунар. ин-т компьют. технологий, 2007. Ч. 2: Компьютерные технологии в технике и экономике. - С. 114 - 123.

8. Писаревский А.Ю. Исследование конструкций магнитных муфт для передачи вращения через герметичную перегородку в электронасосных агрегатах / А.Ю. Писаревский, К.Е. Кононенко // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды Всерос. конф. -Воронеж, 2007. - С. 96.

9. Применение современных методов моделирования в магнитном приводе герметичных насосов / Г.В. Соболев, М.Ю. Ковалев, А.Ю. Писаревский, Ю.В. Писаревский // Высокие технологии энергосбережения: труды Междунар. конф. - Воронеж: Кварта, 2007. - С. 186 - 188.

10. Писаревский А.Ю. Особенности математического моделирования магнитных муфт с кольцевыми постоянными магнитами / А.Ю. Писаревский, Ю.В. Писаревский, В.Б. Фурсов // Электротехнические комплексы и системы управления: науч.-техн. журнал - Воронеж: Кварта, 2008. № 1. - С. 47 - 51.

Подписано в печать 13.11.2008. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 85 экз. Заказ № т.

ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп., 14

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Область и перспективы применения электромагнитных устройств для бесконтактной передачи момента вращения.

1.2. Современные электроприводы герметичных насосов и компрессоров.

1.3. Постоянные магниты, применяемые в конструкциях магнитных муфт, и их выбор.

1.4. Классификация магнитных систем муфт с постоянными магнитами.

1.5. Анализ методов магнитостатического расчёта систем с постоянными магнитами.

Выводы и постановка задачи исследования.

2. МАГНИТНЫЕ МУФТЫ И ИХ СИЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

2.1. Моделирование магнитного поля муфт аналитическим методом.

2.2. Моделирование магнитного поля муфт методом конечных элементов.

2.3. Выбор наиболее перспективных магнитных систем и их оптимизация.

Выводы.

3. ДИНАМИКА ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С МАГНИТНЫМИ

МУФТАМИ.

3.1. Динамика работы электропривода герметичного турбомеханизма с магнитной муфтой и асинхронным двигателем.

3.2. Динамика работы электропривода герметичного турбомеханизма с магнитной муфтой и синхронным вентильным двигателем.

Выводы.

4. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ

ИССЛЕДОВАНИЙ МАГНИТНЫХ МУФТ.

4.1. Факторы, определяющие главные размеры магнитных муфт.

4.2. Применение результатов исследования для оценки силовых характеристик магнитных муфт.

4.3. Методика расчёта радиальных магнитных муфт для герметичных машин.

Выводы.

Актуальность темы. Важной проблемой в современном машиностроении является создание оборудования, способного работать с высокой производительностью и без ремонтов длительное время в условиях автоматизированного производства, исключающего постоянное присутствие человека.

Повышение безопасности технологических процессов, связанных с использованием особо опасных сред, требует применения герметичных машин и аппаратов. Самыми распространенными герметичными машинами в атомной, химической, биологической и других отраслях промышленности являются насосы и компрессоры. Существуют различные конструктивные решения проблемы обеспечения герметичности уплотнений по валопроводу данных турбо-механизмов, однако наиболее эффективным является применение герметичных экранов, обеспечивающих полную изоляцию перемещаемой среды от внешнего пространства. Возможно использование двух вариантов электромеханических устройств, экранированных электродвигателей и магнитных муфт. .

Применение магнитных муфт позволяет получить качественно новое устройство по условиям обеспечения герметичности без существенных конструктивных изменений электродвигателя и турбомеханизма. Область использования магнитных муфт стала значительно шире благодаря применению новых высококоэрцитивных постоянных магнитов на основе композиции Кс1-Ре-В, производство которых успешно осваивает отечественная промышленность. Поэтому турбомеханизмы с магнитной муфтой появились позже машин со встроенным экранированным электродвигателем.

В настоящее время диапазон применяемости магнитных муфт по температуре, давлению среды и стойкости к механическому воздействию постоянно увеличивается. Необходимость в разработке новых прогрессивных конструкций магнитных муфт в первую очередь связана с появлением новых материалов постоянных магнитов, в частности изотропных магнитопластов, позволяющих оптимизировать структуру поля намагниченности. Особый интерес промышленности к этому типу устройств подчеркивается многочисленностью организаций Российской Федерации, занимающихся разработкой и изготовлением магнитных муфт, таких, как ВНИИТВЧ (г. Санкт-Петербург), ЛМИ (г. Санкт-Петербург), МЭИ (г. Москва), МАИ (г. Москва), СЗПИ (г. Санкт-Петербург), ВНИИ нефтехим (г. Москва), СвердНИИхиммаш (г. Екатеринбург) [40].

Удовлетворение возросшей потребности промышленности нашей страны в более совершенных конструкциях магнитных муфт непосредственно связано с разработкой новых методик проектирования этих устройств, которые позволяют значительно сократить этап макетирования в процессе экспериментальной отработки вновь создаваемых конструкций в условиях применения новых материалов постоянных магнитов. Наряду с необходимостью повышения точности расчета возникает задача максимального использования активных материалов, снижения металлоемкости и трудоемкости изготовления конструкций магнитных муфт [9, 38].

На основании изложенного, исследования, проводимые в диссертационной работе, направлены на создание теоретических предпосылок уточненных методик проектирования высокоэффективных устройств для передачи момента вращения через герметичную перегородку (экран).

Данная диссертационная работа выполнялась в соответствии с одним из основных научных направлений ГОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет" «Исследование и развитие методов проектирования и моделирования электромеханических систем» (ГБ НИР №2005.3).

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является исследование и разработка магнитных муфт, позволяющих осуществлять передачу момента вращения через герметичную перегородку и выполненных на основе современных материалов (магнитопластов с заданной структурой поля намагниченности или на основе анизотропных однородно-намагниченных постоянных магнитов). Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

1) провести анализ современного состояния вопроса и выбрать методы теоретических и экспериментальных исследований;

2) на основе моделирования магнитного поля различных радиальных муфт получить их силовые характеристики для оценки эффективности конструкции и динамики работы турбоагрегата;

3) установить критерии оценки конструкций магнитных муфт, выбрать наиболее рациональные технические решения и определить оптимальные соотношения геометрических и физических параметров соответствующих магнитных систем;

4) разработать уточнённую методику расчёта радиальных .магнитных муфт;

5) выработать рекомендации к выбору конструкций магнитных муфт по условиям пуска электропривода турбомеханизма.

Объектом исследования является процесс передачи момента вращения через герметичную перегородку посредством магнитных муфт.

Предметом исследования являются синхронные муфты радиальной конструкции с высококоэрцитивными постоянными магнитами.

Методологическую и теоретическую основу исследования составили научные труды российских ученых: Е. А. Николаева, В. С. Замараева, Л. Н. Сухо-росова, А. Я. Красильникова, В. В. Добротворского, Н. П. Черноусова, А. Н. Ку-тинина, В. Ф. Федорова, В. В. Буренина, Д. Т. Гаевик, В. П. Дробова,,В. В. Иванова, С. Р. Мизюрина, М. А. Ермилова, Т. А. Щетинина.

Методы исследования. Результаты, полученные в диссертации, основываются на теории электрических машин, теории электромагнитного поля, теории математического анализа, включая векторный анализ, теории вычислительной математики и математического моделирования.

Научная новизна исследований. В результате выполнения работы получены следующие новые научные результаты: на основе численного анализа магнитного поля различных вариантов магнитных систем установлены наиболее рациональные конструкции магнитных муфт, которые могут быть реализованы в рамках существующего производства; доказано, что применение концентраторов магнитного потока в конструкции магнитной системы не приводит к улучшению массогабаритных показателей муфт; определено, что угловые характеристики активных магнитных муфт без концентраторов магнитного потока могут быть аппроксимированы синусоидальной функцией (корреляционное отношение Я2 не менее 0,96) независимо от формы полюсов их числа и марки материала постоянного магнита;

- предложена методика определения оптимальных геометрических соотношений между величиной немагнитного зазора и высотой постоянных магнитов, между величиной немагнитного зазора и длиной полюсной дуги активных магнитных муфт, по которым рассчитываются главные размеры устройства; создана математическая модель синхронной магнитной муфты с криволинейным (циркулярным) намагничиванием постоянных магнитов, основанная на аналитическом расчете магнитного поля в активной зоне, и на этой основе разработана методика расчёта магнитных муфт, не требующих магнитопро-водов; определены критерии обеспечения надежного пуска турбоагрегата с двумя магнитными муфтами на основе математической модели, учитывающей влияние электромагнитных процессов в двигателе;

- разработана уточненная методика проектирования магнитных муфт, включающая выбор параметров оптимизации, ограничений и критериев оптимальности в зависимости от назначения, условий применения и параметров турбомеханизма.

Практическая значимость работы. Предложенная методика проектирования магнитных муфт обеспечивает более высокую точность расчета момента, передаваемого муфтой. Методика включает математическое моделирование магнитного поля выбранной магнитной системы с определением статической угловой характеристики устройства. Полученная характеристика позволяет реализовать математическую модель для оценки переходных процессов электропривода при пуске и изменении нагрузки турбомеханизма. Показано, что в условиях прямого не регулируемого пуска турбомеханизма, надёжная синхронизация полумуфт зависит не только от соотношения их моментов инерции, но и числа пар полюсов, уменьшение которых улучшает условия пуска.

Результаты, полученные в работе, расширяют возможности оптимального проектирования уже имеющихся и перспективных магнитных муфт. Вследствие выполненного анализа различных магнитных систем предложены критерии выбора конструкций магнитных муфт. Даны рекомендации по выбору главных геометрических размеров, числа полюсов, размеров магнитов и материала, из которого они должны быть изготовлены.

Математическая модель магнитной муфты с циркулярным намагничиванием дает возможность более точного анализа подобных магнитных систем и дополняет существующие методики проектирования в области создания перспективных конструкций, не требующих магнитопроводов, что открывает новые области применения этих устройств в практике машиностроения.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные в работе, внедрены на таких предприятиях, как ОАО «Агроэлектромаш» и ЗАО «Гидрогаз». Результаты исследований могут быть использованы предприятиями, занимающимися разработкой и изготовлением герметичных машин, такими, как «Научно-исследовательский институт механотронных технологий — Альфа - Научный центр» (г. Воронеж), ЗАО «Турбонасос» (г. Воронеж).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика аналитического расчёта магнитного поля муфты с криволинейным (циркулярным) намагничиванием изотропных постоянных магнитов (Ыё-Ре-В) полумуфт, обеспечивающая точность расчёта максимального момента с погрешностью 6 - 8 % и позволяющая с высокой эффективностью выполнять оптимизацию магнитной муфты на основе аналитических выражений.

2. Методика выбора наиболее рациональных конструкций магнитных муфт в зависимости от формы постоянных магнитов и конфигурации магнитной системы на основе численного моделирования магнитного поля (метод конечных элементов), позволяющего определить зависимость передаваемого момента вращения от угла рассогласования полумуфт или вид угловой характеристики (по аналогии с синхронными электрическими машинами), которая является ключевым звеном математической модели для описания динамики работы электропривода турбомеханизма.

3. Методика определения оптимальных соотношений геометрических и физических параметров магнитных муфт по условию максимального использования активных материалов.

4. Методика определения критического числа полюсов полумуфт по условию надёжного пуска турбомеханизма при прямом включении в сеть различных типов электродвигателей.

5. Уточненная методика проектирования магнитных муфт для герметичных турбомеханизмов, включающая три составные части:

- первая аналитическая, служащая для ориентировочного определения конструкции, геометрических размеров муфты и выбора активных материалов;

- вторая, предназначена для уточнения размеров и параметров муфт на основе численных методов расчёта, а также для определения угловой характеристики магнитной муфты;

- третья часть — это поверочный расчёт устройства с оценкой динамики работы электропривода турбомеханизма.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались и были одобрены на семинарах кафедры электромеханических систем и электроснабжения ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» (2005 - 2007), ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» (2005 - 2007), Всероссийской научной конференции «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве» (Воронеж, 2007), международных научных конференциях «Высокие технологии энергосбережения» (Воронеж, 2007), «Компьютерные технологии в технике и экономике» (Воронеж, 2007) «Материалы с особыми физическими свойствами и магнитные системы» (Суздаль, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведённых в конце работы, лично соискателю принадлежат:

Личный вклад автора: [63, 64] - постановка целей и задач исследований, [61, 62] - результаты исследований на математической модели, [72, 65] - разработка теоретических моделей и их экспериментальное подтверждение, [35] -разработка теоретической модели электромеханического переходного процесса в машинах постоянного тока.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 177 страницах, списка литературы из 104 наименований и шести приложений; содержит 97 рисунков и 19 таблиц.

Выводы

1. Экспериментально полученные характеристики магнитных муфт с высокой точностью могут быть аппроксимированы синусоидальной функцией л коэффициент множественной корреляции Я не менее 0.996).

2. Предлагаемая методика расчёта позволяет определить максимальный момент передаваемый различными конструкциями магнитных муфт с погрешностью 3 % при условии входного контроля параметров используемых материалов, и с погрешностью 7 % при использовании справочных данных.

Магнитные муфты являются удобным и эффективным средством создания герметичных турбомеханизмов, отличающихся простотой, повышенной надёжностью и высокой экономичностью эксплуатации, они успешно конкурируют с другими типами герметичных агрегатов в атомной, химической, биологической и других отраслях промышленности.

По мере расширения механизации и автоматизации производственных процессов потребность в магнитных муфтах будет возрастать. Разработка новых материалов для постоянных магнитов способствует расширению области применения магнитных муфт. Одновременно с этим возрастает потребность в современных более точных методах расчёта и проектирования герметичных турбоагрегатов, позволяющих максимально сократить сроки проектирования новых устройств и уменьшить объём экспериментальных исследований при создании макетных образцов.

Теоретические и экспериментальные исследования, проведённые в настоящей работе, направлены на разработку уточнённой методики расчёта и проектирования магнитных муфт. Обобщая результаты проведённых исследований, можно сформулировать следующие выводы:

1. В результате проведённого анализа литературных источников установлено, что имеются тенденции к расширению области применения герметичных турбоагрегатов с магнитными муфтами благодаря высоким технико-экономическим показателям этих устройств. Однако дальнейшего совершенствования требуют методики расчёта магнитных муфт на основе изотропных постоянных магнитов (магнитопластов) с заданной структурой поля намагниченности. Отсутствуют данные по вопросам проектирования турбомеханизмов для транспортировки особо опасных сред с двумя герметичными экранами и соответственно с двумя магнитными муфтами.

2. На основе анализа магнитного поля различных конструкций магнитных муфт получены угловые характеристики, которые с высокой точностью л аппроксимируются синусоидальной функцией (корреляционное отношение Я не менее 0,96) независимо от формы магнитов, числа полюсов и материала постоянного магнита. Исключение составляют ММ с концентраторами магнитного потока в виде стальной арматуры.

3. Применение концентраторов магнитного потока в конструкциях магнитных муфт не приводит к улучшению их удельных силовых характеристик и массогабаритных показателей.

4. Наилучшее использование анизотропного магнитного материала достигается в явнополюсных конструкциях магнитных систем с простой высокотехнологичной формой постоянных магнитов в виде прямоугольного параллелепипеда.

5. Установлено, что наилучшими силовыми показателями обладают не-явнополюсные магнитные системы с максимальным коэффициентом заполнения активного объёма муфты магнитным материалом.

6. При использовании изотропных постоянных магнитов, в том числе и магнитопластов, наилучшими силовыми и массогабаритными показателями обладают системы с циркулярным намагничиванием полумуфт, не требующие применения магнитопроводов.

7. Установлено, что все конструкции магнитных муфт имеют оптимальные соотношения геометрических размеров, которые определяются величиной немагнитного зазора между полумуфтами. Так, оптимальное отношение величины немагнитного зазора к суммарной высоте магнитов полумуфт лежит в диапазоне 0,29 - 0,31, а наиболее благоприятное соотношение между величиной зазора и полюсной дугой составляет 0,24 — 0,28. Последнее соотношение, по сути, определяет оптимальное число полюсов при установившемся режиме работы муфты с заданным запасом синхронизирующего момента. Оптимальные соотношения размеров позволяют получить магнитные системы с минимальным расходом магнитного материала при заданной величине передаваемого момента.

8. При рассмотрении динамических режимов работы электропривода герметичных турбоагрегатов с магнитной муфтой установлено, что в нерегулируемых машинах для обеспечения надёжного пуска при прямом включении в сеть целесообразно уменьшать число полюсов по отношению к оптимальному значению. При этом ухудшаются массогабаритные показатели муфты, но возрастает момент инерции внешней полумуфты, процесс пуска становится более плавным и, как следствие, более устойчивым.

9. Применение в качестве электропривода турбомеханизмов частотно управляемых асинхронных или вентильных двигателей позволяет реализовать магнитные муфты с оптимальными геометрическими соотношениями (по условию максимального использования активных материалов) как в обычных конструкциях турбомеханизмов, так и в конструкциях с двумя герметичными экранами.

10. Экспериментальные угловые характеристики магнитных муфт, получены с погрешностью АМ = ±2 мН-м при доверительной вероятности Р = 0,95, подтверждают возможность их аппроксимации синусоидальной функцией М = Мтах -8т(0) при коэффициенте множественной корреляции не менее

0,96.

11. Предложена методика проектирования магнитных муфт для герметичных турбомеханизмов на основе применения редкоземельных постоянных магнитов №-Ре-В, которая позволяет определить максимальный момент передаваемый различными конструкциями магнитных муфт с погрешностью 3 % при условии входного контроля параметров используемых материалов, и с погрешностью 7 % при использовании справочных данных. Показаны перспективы дальнейшего улучшения технико-экономических показателей этих устройств.

1. Асинхронные двигатели серии 4А: справочник / А. Э. Кравчик, M. М. Шлаф, В. И. Афонин, Е. А. Соболевская. М.: Энергоиздат, 1982. - 501 с.

2. Балагуров, В. А. Электрические генераторы с постоянными магнитами / В. А. Балагуров, Ф. Ф. Галтеев. — М.: Энергоатомиздат, 1988. 280 е.: ил.

3. Башта, Т. М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы / Т. М. Баш-та, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов. —М.: Машиностроение, 1982. -423 с.

4. Брынский, Е. А. Электромагнитные поля в электрических машинах / Е. А. Брынский, Я. Б. Данилевский, В. И. Яковлев. — JL: Энергия, Ленингр. отд-ние, 1979. 176 с.

5. Буренин, В. В. Материалы, применяемые для изготовления деталей химических, нефтяных и судовых центробежных насосов / В. В. Буренин, Д. Т. Гаевик. М.: Цинтихимнефтемаш, 1975. 44 с.

6. Буренин, В. В. Конструкция центробежных герметичных электронасосов с приводным электродвигателем в газовой подушке / В. В. Буренин, В. П. Дронов // Химическое и нефтяное машиностроение 1974. — № 1. — С. 39 41.

7. Бут, Д. А. Бесконтактные электрические машины: Учеб. пособие для электромех. и электроэнерг. спец. вузов / Д. А. Бут. — М.: Высш. шк., 1990. -416 е.: ил.

8. Васильцов, Э. А. Герметичные электронасосы / Э. А. Васильцов, В. В. Невелич. — Д.: Машиностроение, 1968. 260 с.

9. Вольдек, А. И. Электрические машины. Машины переменного тока: учеб. для вузов / А. И. Вольдек, В. В. Попов. — СПб.: Питер, 2007. 350 е.: ил.

10. Ганзбург, Л. Б. Проектирование электромагнитных и магнитных механизмов: справочник / Л. Б. Ганзбург, А. И. Федотов. — Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1980. 364 е.: ил.

11. Глухиевский, Л. И. Расчет магнитного поля асинхронной машины с массивным ротором / Л. И. Глухиевский, А. П. Костив. — Львов: Вища школа, 1983.-286 е.: ил.

12. Дельман, Р. Щ. Расчет пускового режима экранированных асинхронных двигателей с массивным ротором с короткозамкнутой клеткой / Р. Щ. Дельман // Электротехническая промышленность. Сер. Электрические машины. — 1977. Вып. 7, —С. 1 4 .

13. Добротворский, В. В. Герметичное оборудование с магнитными муфтами / В. В. Добротворский, А. Я. Красильников, Л. Н. Сухоростов // Химическое и нефтяное машиностроение. — 1994. —№6. — С. 39.

14. Добротворский, В. В. Герметичные насосы для химических производств / В. В. Добротворский, А. Я. Красильников, Е. А. Николаев. — Свердловск: СвердНИИхиммаш. — 1990. 12 с. — Деп. ВИМИ 1991, № Д08465.

15. Домбровский, В. В. Справочное пособие по расчету электромагнитного поля в электрических машинах / В. В. Домбровский. Л.: Энергоатомиздат, — 1983.-186 с. ил:

16. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич. М.: Мир, 1975. 473 с.

17. Зенкевич, О. Конечные элементы и аппроксимация / О. Зенкевич,

18. К. Морган. М.: Мир, 1986. 318 с.

19. Зенкевич, О. Методы конечных элементов в теории сооружений и в механике сплошных сред / О. Зенкевич, И. Чанг. М.: Мир, 1974. 239 с.

20. Зечихин, Б. С. Электрические машины летательных аппаратов / Б. С. Зечихин. —М.: Машиностроение, 1981. 243 с.

21. Зечихин, Б. С. Расчет межполюсного рассеяния генератора с РЗМ постоянными магнитами / Б. С. Зечихин, Н. П. Старовойтова // Исследование электромеханических преобразователей энергии систем автоматического управления: труды МАИ. — М., — 1981. — С. 48 52.

22. Зечихин, Б. С. Электромагнитные поля и расчетные коэффициенты магнитных цепей генераторов с тангенциальными РЗМ магнитами / Б. С. Зечихин, Н. П. Старовойтов. — М., 1979. — 12 с. Рукопись деп. В "Информэлектро" 4.06.79, № 152-8/79.

23. Каплун, А. Б. АИ8У8 в руках инженера: практическое руководство /

24. A. Б. Каплун, Е. М. Морозов, М. А. Олферьева. — М.: Едиториал УРСС, 2003. -272 с.

25. Келин, Н. А. Эффективность применения постоянных магнитов в изделиях электротехники / Н. А. Келин // Электротехника. — 1981.—№11. — С. 25 27.

26. Кирсанов, А. Г. Расчет магнитного поля в зазоре электрической машины с цилиндрическим магнитом на основе редкоземельных элементов / А. Г. Кирсанов, А. И. Гриднев // Изв. вузов. Электромеханика. — 1979. — № 5. — С. 433 — 435.

27. Клевец, Н. И. Расчет радиальной магнитной муфты / Н. И. Клевец,

28. B. С. Смирнов, М. А. Чохели // XV Междун. конф. по постоянным магнитам: Тез. докл. Суздаль, 2005.

29. Коген-Далин, В. В. Расчет и испытание систем с постоянными магнитами / В. В. Коген-Далин, Е. В. Комаров. — М.: Энергия, 1977. 248 с.

30. Коген-Далин, В. В Расчет магнитных систем с редкоземельными магнитами и ненасыщенной арматурой методов интегральных уравнений /

31. В. В. Коген-Далин, Ю. А. Коняев, П. А. Курбатов // Электричество. — 1975. — № 7. — С. 65 67.

32. Кононенко, Е. В. Электрические машины (Специальный курс) / Е. В. Кононенко, Г. А. Сипайлов, К. А. Хорьков. М.: Высш. шк., 1975. - 279 с.

33. Кононенко, Е. В. Расчёт магнитного поля в электродвигателях с цилиндрическими постоянными магнитами / Е. В. Кононенко, Н. И. Королёв,

34. Ю. В. Писаревский // Электротехника. — 1984. — № 12. — С.9 -11.

35. Кононенко, К. Е. Устойчивость работы синхронных двигателей малой мощности / К. Е. Кононенко, А. И. Шиянов. — Воронеж: ВГТУ, 2000. — 181 с.

36. Кононенко, К. Е. Моделирование динамики работы герметичного турбомеханизма с магнитной муфтой / К. Е. Кононенко, А. Ю. Писаревский // Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2008. Т.4. — №3. — С. 91 -94.

37. Конструкция и эксплуатация центробежных герметичных насосов / В. В. Буренин, Д. Т. Гаевик, В. П. Дронов, В. Е. Иванов. — М. Машиностроение, 1977. 152 е.: ил.

38. Кравчик, А. Э. Выбор и применение асинхронных двигателей /

39. А. Э. Кравчик, Э. К. Стрельбицкий, М. М. Шлаф. — М.: Энергоатомиздат, 1987. -95 с.

40. Красильников, А. Я. Магнитные системы и муфты на постоянных магнитах для герметичного оборудования / А. Я. Красильников, А. А. Красильников // Химическое и нефтегазовое машиностроение. — 2003. — № 4. — С. 28 29.

41. Красильников, А. Я. Методика выбора магнитной муфты для герметичного насоса / А. Я. Красильников // Химическое и нефтегазовое машиностроение. — 2001. — № 2. — С. 24 26.

42. Красильников, А. Я. Особенности использования магнитной муфты в конструкциях герметичных машин / А. Я. Красильников. — Екатеринбург: УГТУ -УПИ, 2007.-144 с.

43. Куневич, А. В. Ферриты: энциклопедический справочник: Т.1. Магниты и магнитные системы / А. В. Куневич, А. В. Подольский, И. Н. Сидоров. — СПб.: Информационно-издательское агентство «ЛИК», 2004. — 358 е.: ил.

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

45. Ландау, Л. Д. Электродинамика сплошных сред / Л. Д. Ландау, Е. М. Лившиц. — М.: ГИЗ ФМЛ, 1959. 532 с.

46. Ледовский, А. Н. Магнитное поле в электрических машинах с постоянными магнитами из сплава СшСо5 / А. Н. Ледовский, А. М. Сугробов // Электричество. — 1982. — № 7. — С. 65 68.

47. Математика и САПР: В 2 кн.: пер. с франц. / П. Шенен, М. Каснар, И. Гардан и др. — М.: Мир, 1988. 170 с.

48. Машины и аппараты с герметичным электроприводом / Н. Е. Вишневский и др. —М., 1997. -120 с.

49. Методы конечных элементов и САПР: пер. с франц. / П. Шенен, М. Каснар, И. Гардан и др. — М.: Мир, 1989. 190 с.

50. Мизюрин, С. Р. Проектирование магнитно-гистерезисных муфт / С. Р. Мизюрин, М. А. Ермилов. — М.: МАИ, 1971. 170 с.

51. Нейман, Л. Р. Теоретические основы электротехники / Л. Р. Нейман, К. С. Демирчян. 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоиздат, Ленингр. отд-ние, 1981,4.111.-416 с.

52. Об эффективности использования материала постоянного магнита в кольцевых магнитных системах / В. Ф. Костин, Ф. А. Сердюк, С. А. Мягкова и др. // Электрические машины. — Воронеж: ВПИ, 1971. — С. 68 79.

53. Овчинников, И. Е. Методика выбора параметров бесконтактного двигателя постоянного тока с учетом действия реакции якоря / И. Е. Овчинников, Н. И. Лебедев. // Электрические машины и электропривод малой мощности. — М. Л.: Наука, 1966. — С. 168 - 177.

54. Осин, И. Л. Синхронные микродвигатели с постоянными магнитами / И. Л. Осин, В. П. Колесников, Ф. М. Юферов. — М.: Энергия, 1976. 230 с.

55. Осин, И. Л. Электрические машины: синхронные машины: учеб. пособие для вузов / И. Л. Осин, Ю. Г. Шакарян; под ред. И. П. Копылова. — М.: Высш. шк., 1990. 304 е.: ил.

56. Пеккер, И. И. Расчет магнитных систем методом интегрирования* по источникам поля / И. И. Пеккер // Изв. вузов. Электромеханика. — 1964.9. — С. 1047- 1051.

57. Пеккер, И. И. Расчет постоянных магнитов путем интегрирования по источникам поля / И. И. Пеккер // Изв. вузов. Электротехника. — 1969.6. — С. 599-606.

58. Пеккер, И. И. Поле поперечно-намагниченных цилиндра и трубы / И. И. Пеккер, Б. Б. Самсонов // Изв. вузов. Электромеханика. — 1978. — № 6.1. С. 584-586.

59. Писаревский, А. Ю. Исследование вращающего момента, создаваемого магнитной муфтой неявнополюсной конструкции / А. Ю. Писаревский // Промышленная информатика: межвуз. сб. науч. тр. — Воронеж: ВГТУ, 2004.1. С. 125-128.

60. Писаревский, А. Ю. Математическая модель магнитной муфты с кольцевыми магнитами / А. Ю. Писаревский // Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2008. — Т. 4. — № 3. — С. 61 64.

61. Поклонов, С. В. Асинхронные двигатели герметичных электронасосов / С. В. Поклонов. — JL: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. 64 е.: ил.

62. Поливанов, К. М. Теоретические основы электротехники / К. М. Поливанов. — М.: Энергия, 1969. — Ч. III. 352 с.

63. Постников, И. М. Обобщенная теория и переходные процессы электрических машин / И. М. Постников. — М.: Высш. шк., 1975. 319 с.

64. Постоянные магниты: справочник / А. Б. Альтман, А. Н. Герберг,

65. П. А. Гладышев и др.; под ред. Ю.М. Пятина. — 2-е изд.; перераб. и доп. — М.: Энергия, 1980.-488 е., ил.

66. Проектирование электрических машин: учеб. для вузов / И. П. Копылов, Б. К. Клоков, В. П. Морозкин, Б. Ф. Токарев; под ред. И.П. Копылова. 3-е изд., испр. и доп. — М.: Высш. шк., 2002. - 757 е.: ил.

67. Радин, В. И. Электрические машины: Асинхронные машины: учеб. для электромех. спец. вузов / В. И. Радин, Д. Э. Брускин, А. Е. Зорохович; под ред. И. П. Копылова. — М.: Высш. шк., 1988. 328 е.: ил.

68. Расулов, M. М. К расчету переходных процессов в синхронном приводе с ЭМС / M. М. Расулов, JI. Ф. Алиев, К. К. Гусейнов // Изв. вузов. Энергетика. — 1975. — № 2. — С. 109-112.

69. Расчет магнитных полей электрических машин методом конечных элементов / A. JI. Кислицын, Л. М. Крицштейн, Н. И. Солнышкин, А. Д. Эрнст. — Саратов: Саратов, ун-т, 1980. 173 с.

70. Сегерлинд, Л. Применение метода конечных элементов / Л. Сегер-линд. — М.: Мир, 1979. 32 с.

71. Сидоров, Е. В. Технические характеристики, эксплуатационные и физические свойства современных магнитных материалов и постоянных магнитов: справ, для потребителей и производителей / Е. В. Сидоров. — Владимир: Транзит ИКС, 2006. - 40 е.: табл. 19.

72. Синев, Н. М. Бессальниковые водяные насосы / Н. М. Синев, П. М. Удовиченко. — М.: Атомиздат, 1972. 286 с.

73. Сливинская, А. Г. Постоянные магниты / А. Г. Сливинская, А. В. Гордон. — Л.: Энергия, 1965. 259 с.

74. Стёпин, П. А. Сопротивление материалов: учебник для вузов /

75. П. А. Стёпин. — 6-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1979. - 312 е.: ил.

76. Стренг, К. Теория метода конечных элементов / К. Стренг, Дж. Фикс. — М.:Мир, 1977.-349 с.

77. Тамм, И. Е. Основы теории электричества / И. Е. Тамм. — М.: Наука, 1976.-616 с.

78. Тихонов, А. Н. Методы решения некорректных задач / А. Н. Тихонов, В. Я. Арсенин. — М.: Наука, 1979.-221 с.

79. Тозони, О. В. Расчет трехмерных электромагнитных полей / О. В. Тозони, И. Д. Маергойз. — Киев: Техника, 1974. 352 с.

80. Тозони, О. В. О расчете постоянных магнитов на ЭЦВМ / О. В. Тозони, С. С. Романович // Изв. вузов. Электротехника. — 1975. — № 8. — С. 818 826.

81. Тозони, О. В. Метод вторичных источников в электротехнике / О. В. Тозони. — М.: Энергия, 1975. 296 с.

82. Том, А. Числовые расчеты полей в технике и физике / А. Том, К. Эй-плит. —М.: Энергия, 1964. 206 с.

83. Туровский, Я. Техническая электродинамика / Я. Туровский: пер. с польск. —М.: Энергия, 1974. 488 с.

84. Флетчер, К. Численные методы на основе метода Галеркина / К. Флет-чер. — М.: Мир, 1988. 352 с.

85. Чигаров, А. В. А№У8 для инженеров: справ, пособие / А. В. Чига-ров, А. С. Кравчук, А. Ф. Смалкж. — М.: Машиностроение 1, 2004. - 512 с.

86. Черноусов, Н. П. Герметические химико-технологические машины и аппараты / Н. П. Черноусов, А. Н. Кутин, В. Ф. Федоров. — М. — JL: Машиностроение, 1965. 254 с.

87. Чубрин, В. А. Об основном параметре постоянных магнитов / В. А. Чуб-рин, А. И. Гриднев // Электротехника. — 1984. — № 8. — С. 38 40.

88. Шабанов, А. П. Магнитные системы для передачи движения через перегородку / А. П. Шабанов, Е. А. Николаев // Вестник машиностроения. — 1970. —№6. —С. 21-24.

89. Шимони, К. Теоретическая электротехника / К. Шимони: под ред. К. М. Поливанова: пер. с нем. — М.: Мир, 1964. 776 с.

90. Штафль, М. Электродинамические задачи в электрических машинах и трансформаторах / М. Штафль. — М. — JL: Энергия, 1966. — 200 с.

91. Щетинин, Т. А. Динамика электропривода с индукционными муфтами / Т. А. Щетинин. — М.: Энергия, 1977. 96 с.

92. ANSYS Basic Analysis Procedures Guide. ANSYS Release 5.6. ANSYS Inc., 1998.

93. Fellows, C. J., Permanent Magnet Couplings // CME, June. — 1979. — pp. 79 84.

94. Hornreich, R. M. Optimal Design of Synchronous Torque Couplers / R. M. Hornreich, S. Shtrikman // IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-14, No. 5, September 1978.

95. Kojima, H. Nonlinear Torsional Vibration of a Rotating Shaft System with a Magnet Coupling / H. Kojima, K. Nagaya // Bulletin of JSME, Vol. 27, No. 228, June 1984.

96. Meirovitch, L. Analytical Methods in Vibrations Macmillan / L. Mei-rovitch, 1967.

97. Weissmann, D., Proceedings of the 3rd International Workshop RE-Co / D. Weissmann, Mag. Appl., Vol. 6, 1978. pp. 325

98. Yonnet, J. P. A New Type of Permanent Magnet Coupling / J. P. Yonnet // IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-17, No. 6, November 1981.