автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Линейный двигатель двойного питания с массивным дисковым ротором

государственный номитег российской 9ещркщ • по высшему образованию .

НовочеркасскиП государственный техтческиЯ университет

На правах рукописи

Для служебного пользования.

экз. * 0П07Я

АННЕНКОВ Андрей Николаевич " •

УДК 621.313.282

линейный двигатель двойного питания.

с массшнш дасковыч ротором .

Специальность: 05.09.01 - электрические мавите

Автореферат диссертации на соискание ученой степени канггчдата технических наук

Новочеркасск

1993

Работа выполнена на кафедре "Робототехнические системы" . Воронежского политехнического института.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор • , А.Й.Шиянов

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Е.В.Кононенко, кандидат технических наук, доцент Р.Б.Ротыч

Ведущая организация: Научно-производственный.концерн (объединение) "Энергия", г.Еоронег.

Завита состоится "10 " декабря 19ЭЗ г. з_10_часов в

аудитории 107 гл.корпуса на заседании специализированного Совета Д 063.30.01 при Новочеркасском государственном техническом .университете (346400, г.Новочеркасск, ГСМ, Ростовской обл., ул. Просвещения, 122).

С диссертацией могло ознакомиться в библиотеке Ноачеркас-ского государственного технического университета.

Автореферат разослан " 4 " ноября ХЭЗЗ г.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу.

Ученый секретарь специализированного Совета . Д.053.30.01'

к.т.н., доцент _ ' К.А.Золоторев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОМ •

Актуальность тем»: Современный этап технического прогресса связан с созданием новых высоконадежных электротехнических устройств, открывающих широкие возможности внедрения в производство средств автоматизации. Решение этой задачи предполагает создание новых высокоэффективных типов электроприводов, состашой частью котор)1х являются электрические двигатели.

На основании изложенного весьма актуальными является вопросы разработки и поиска новых конструкций электрических магин с улучшениями функциональными и энергетическими показателями. Актуальность решения этой проблемы подтверздалась на Всесоюзных конференциях по проблемам автоматизированного электропривода (Алма-Ата, 1983; Воронеж, I9Q7; Суздаль, 1991).

Рпссмотренные обстоятельства определили целесообразность создания и исследования многофункционального электродвигателя. На кафедре "Робототехнические системы" Воронежского политехнического института с участием автора разработана конструкция и исследованы линейные двигатели двойного питания (ДЦДП) с массивным дисковым ротором (МДР), в которых обеспечивается совмещение поступательного и вракательного видов движения.

Разр!ботка нового двигателя потребовала создания целостной методики анализа и синтеза, отсутствие которой сдер*ивает более широкое внедрение ЛДЦП с МДР в практику.

Работа является составной частью исследований по электромеханическим элементам роботов, проводимых в- Боронсаском политехническом институте в соответствии с комплексной программой "Роботы и манипуляторы" Государственного Комитета Российской Оедорадаи по высшему образованию.

Целью работы является разработка методик расчета электромагнитных параметров и создание методики расчета линейных двигателей двойного питания с массивным дисковым ротором.

Для достижения указанной цели в работе поставлены и ревены еледуювяе основные задачи:

1. Разработана расчетная кодель для исследования электромагнитных процессов в ЛДЦП с МДР на основе схемы замещения электрических цепей с сосредоточенным параметрами.

2. Разработана методика учета потерь в стали индукторов

ДДЩ1 е ВДР.

3. Определены структура и параметры детализированной схему замещения магнитной иепи ДЩШ с НДР,-

4. Разработана методика расчета магнитного поля ДДЩ1 с МДР числекньа методом на основе теории целей*.

5. Разработана методика поверочного расчета и алгоритм расчета на ЭЦВМ ДПДП с «ДР.

6. Проведены расчетно-тсоретические исследования влияния конструктивных размеров и параметров на тягово-энергетические показатели двигателя.

7. Проведены экспериментальные исследования ДЩШ с ЦДР с целью проверки основных теоретически): положений работы и выработаны научно обоснованные рекомендации по проектированию ятях машин.

Методы исследований. Поставленные задачи решены аналитическими, численными и экспериментальными методами. При состаачении программ использован алгоритмический язык Экспериментальные исследования проведены на специально разработанной установке.

Научная новизна работ« заключается в следующем:

1. Разработана расчетная модель эквивалентной ДДЦП с МДР симметричной маетны, позволяющая исследовать электромагнитные процессы о статических режимах работы ЛДД1 с МДР на основе схемы земецения электрических цепей д сосредоточенными параметрами.

2. Разработана методика упрощенного учета потерь в стали индукторов ДДДП с ЫДР.

3. На основе аналитического решения задачи по теории поля определены закон-распределения вихревых токов в пределах участка ■ экрана ротора, соответствующего зубцовому деления индуктора, и его эквивалентные параметры.

4. Разработана методика расчета магнитного поля ЛДЩ с МДР, заключающаяся в решения ряда локальных палевых задач, в ходе которого эквивалентные параметры, 'найденные при ревении. предыдущей задачи, используются для нахождения параметров последующей.

5. Разработаны методика и алгоритм расчета на ЭЦШ ДДЦП с ЫДР» проведены расчетно-тсоретические исследования влияния основных конструктивных размеров и параметров на тягово-эиергетические показатели двигателя.

Практическая ценность работы:

1. Разработана базовая конструкция ЛДЦП е МДР.

2. В соответствии с разработанной методикой поверочного расчета ЛДЦП с МДР на алгоритмическом языке СИ для ШЛ-сосмести-мих ЭЦВМ составлена программа, которая может каЯти практическое применение в качестве составной части САП? индукционных папки с разомкнутым магнитопроводом (1'Ю. Программа позволяет о диалоговом режиме ставить численные эксперименты, т.е. исследовать влияние конструктивных размеров к параметров на статические характеристики ЛДЩ] с МДР.

3. Изготовлены ЛДЦП с МДР различных конструктивных исполнений и установка для проведения экспериментальных исследсвздмПо

4. Выработаны рекомендации по проектирование яозеолпейяс исходя из расчетно-теоретических исследований тягево-знергети-ческих показателей ЛДЦП с ВДР определять совокупности осногных пара^етров, обеспечиваюпглх требования технического задался.

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы пр< разработке ДЩШ с МДР следующего назначения:

1. Для электропривода транспортного устройства РТК сборки функциональных узлов лентопротяжного механизма видеомагнитофона, созданного по заказу Воронежского КПП "Видеофон".

2. Для двухкооряинатного электропривода мехатронного модуля, созданного по заказу НИИ КМ. 111 при Ь5ГТУ им. Бауыана (г.Москва).

3. Для двухкоординатного электропривода учебного лабораторного стенда по курсу "Приводя роботов" на-кафедре "Робототехии-ческие системы" Воронежского политехнического института.

Апробация результатов работы. Диссертационная работа обсуждалась и получила одобрение на совместном заседании кафедр "Ро-бототехнические системы" и "Электромеханические системы" Воронежского политехнического института.

Материалы работы докладывались и обсуждались на Всесопзной научно-технической конференции "Современные проблемы электромеханики (к 100-летио изобретения трехфазного асинхронного двигателя)" (г.Москва, 1969 г.), на XI Всесоюзной научно-технической конференции по проблемок автоматизированного ,электропр«вода (г.Суздаль, 1991 г.), на областной научно-технической конференции "Опыт раз- ■ работки и внедрения в производство робототехнических комплексов

и ГПС" (г.Воронеж, 1989 г.), на научных семинарах Воронежского политехнического института.

Публикации.По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, включаадих Т аьторское свидетельство и 2 зарегистрированных отчета о НИР, а также получено-I авторское свидетельство, имеющее гриф "Для служебного пользования".

Стпуктуря и обгем работ». Диссертация состоит из ¿веления, пяти глав, заключения и содержит 149 страниц .основного текста, 56 рисунков, список литературы из 112 наименований и 3 приложения» Обвяй объем работы составляет 214 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ '

Во введении обоснована актуальность темы, определена осношая цель, сформулировали новизна и практическая ценность научных результатов. Дано краткое содержание работы.

В пяовой главе рассмотрен объект исследования, проведен краткий обзор теории н методов расчета электрических маенн с обз?вл1 с ДЦЦП с ИДР кенструктивиьки признаками и сформулированы задачи исследования.

Многообразие технических требований к исполнительным устройствам робототехнических систем ставит задачу разработки технологичных конструкций КМРИ, удовлетворяет?« широкому спектру функцкенальних требований к непосредственному приводу. Практическая реализация совмещения поступательного и вращательного видов движения конструктива),'* элементов малины позволяет рогать задачу расширения ее чункционельмь-/ возможностей.

Разработанная с участием автора конструкция ЛДЩ1 с МДР, удовлетворяющая этим требованиям, приведена на рис. I. ДЦЩ'с 15ДР содерхит индуктор статора (ИС) I с трехфазной обмоткой управления (0У) 2, центральный индуктор (ЦИ) 3 с трехфазной обмоткой возбуждения (OB) 4, установленный с возможностью поступательного перенесения в наяравляавдх 5, а такс 1/ДР 6, установленный с lioa-исглестыэ сражения относительно оси 7, жестко закрепленной на

ци з.

3$4екгишо0 подавление перничша продольных краевых o^oktoi обеспечивается при последовательней соединении катувск <{аз обмоток индукторов и питании от независимых источникоа тока.

Рис. 1.1. Конструктивная схема ДЦДИ с М'У>:

I - шщуктор статора; Z - обыот;:а управления индуктора статора; 3 - центральный индуктор; 4 - обмотка возбуждения центрального индуктора; 5 - направляющая; б - ВДР; 7 - ось вращения !.ЩР.

Регулируя частоту тока ОУ при постоянной частоте ОВ Iг ыогно изменять скорость движения Щ •

Очевидно, что ВДР вращается асинхронно по отношению к пол», бегущему в немагнитном зазоре 5г между ротором и ВД. Движение Щ мсзет осуществляться как в синхронном, так и п асинхронном режимах. В синхронном режиме движения ИИ его скорость определяется разностью частот и ja . При отом ЛДДП с 1ДДР со стороны ЦИ приобретает свойства синхронной машш, перегрузочная способность которой определяется допустимым углом Xv с ос тс вляющми результирующего потока в зазоре ¿и мехпу индукторами. Угол "St? зависит от угла «езду токами соответствующих фаз ОВ и ОУ, который устанавливается путем изменения сдвига фазы между сигналами задания токов, формируемых регулируемыми источниками. В асинхронной режиме движение Щ осуществляется путем изменения частоты токов ОУ в замкнутой по скорости частотно-регулируемой системе.

Проведенный обзор теории и методов расчета электромагнитных параметров позволил установить, что методики, применяемые при расчетах ыааии с обоими с ЛДЩ с МДР конструктивными признаками нельзя автоматически переносить на последние, наиболее существенной особенностью которых является наличие двух связанных п электромагнитном отношении первичных обмоток, одна из которых размещена на подвигнем ЦИ. Возникает проблема анализа ММРМ с двумя рабочими зазорами, через которые замыкаются магнитные- потеки, имеющие разные амплитуды и фазы.. Очевидны дополнительные ограничения, вызванные громоздкостью математической модели малины, полученной на основе численных методов расчета. Для исследо- . ваиия магнитного поля ДВД1 с УДР наиболее рационально использовать численный метод на основе разветвленной схемы замещения магнитной цепи.

Таким образе«, при системном подходе к исследованию ЛДЦП с ВДР наиболее эффективным является использование моделей и методов, основанных на едином базовом математическом аппарате, обеспечивающих преемственность последующих этапов расчета, выполненных при помощи моделей, сопоставимых по уровни достоверности.

Во второй главе разработаны расчетная модель эквивалентной

ДДДП с ВДР симметричной малины и методика упрощенного учета

потерь э стали индукторов.

Схеме с ¡?.мо трячной май от, эивт/ялонтпой ядоя.7га;:ро1)аш.'сму ЛДДП с МНР пмястшр^гп на рис. 2, где пряюты следугздо обоэна-чоппя: - размеаэшше соответственно в облает« I

п 3 последовательно соединенна части ОУпо осио/^р) ; ^22. ~ размеренные соответственно в областях I к 2 последовательно соединенные часта 03 по осп о/Г/3) ; - размеренные в области 2 эквивалентные обмотки МП? по оси лСф) I напряжения соответствешш С У и 03 по осям СО^сО^ скорости вращения соответственно кдеолкзированних аналогов 5П1 я ЦДР. Область I приминает к зазору ь'окду индукторами. Розудьткрую-цстй рабочая поток в ной сцеплен с \Х/<5 и ^гм числами витков соответственно ОУ и ОВ. Область 2 приминает к зазору мохду Ш п МЯР. Результаругакй рабочий поток в ной слоило:: с' и числа"/;: витков £аэ соответственно ОВ и эквивалентной обмотки МНР. Область 3 содержит пасс;:вну1> часть ОУ с числом ииткоп фазы. Области I, 2, 3 рассматривается в одной системе координат» а части обмоток, показашшх на рис. 2, соодинэик последовательно и обозначены в соответствии с принятой индексацией параметров в характернее областях мазшш.

Система уравнений напрякеияН электрических цепей получена на основе уравнений напряжений порвичнкх обмоток кдеалйзйровлн-нсго ЛДДП с ?.'Л?, а такте решения задачи определения оквипацп.чтекх приведенных параметров ротора при помочи понятия комплексного магнитного сопротивлгння соответствующей части мглчштпой цеп;: малаш, а которой влияние продольного краевого эффекта в раОочом зазоре мевду Ш! я УЛР с токодроводяшии покрытием (экраном) учитывается в срэлнек на основа решения одномерной задачи по тоорля поля в соотЕвгстзел сг расчетной код елью АЛ.Зольдеха.

Схема замещения эквивалентной ЛИП с МЯР симметричной маетны с экранированным ротором изобретена на рис. 3, где приняты сле-дуедпе обозначения: 1*?-/ , X ^ - сопротивления 07; Xй"< - сопротивление первого контура намагничивания; Ра , Ух - приведенные сопротивления ОВ; Хо'72- приведенное сопротивление второго контура намагничивания; 2,'кэ ~ приведенное сопротивление продольного • краевого эффекта в рабочем зазоре мехяу ЦК и ВДР;/?оз<(- приведен- . ноо сопротивление экрана ротора; ^оИ' " приведенное сопротиаяекиэ

магнитопровода ротора; Б-! - скольгешга ДИ; - скальаошго ЩР. Использование схемы заведения с сосредоточонншп параметрами на начальном зтадо синтеза -ЩП с Щ? позволяет мшилизировать затраты ьрзмени, связанные с вшолнвнкем расчетных работ пря рассмотрении ряда вариантов решения задачи. .

Строгий расчет потерь в стали индукторов в силу сложного распределения индукция по длило л ылряно ях сардэчнаков в реальном ЛИП с ГЕР а пря отсутствии опытных данное на достаточно больном количество образцов машин в настоящее время практзчеекз незозкогек. Зтл потэрл можно оценить црийлгзенно пра помодя разработанной кетодкхя учета потерь в с татя ацуягоров зквдзаади-тней ЛДДД с ЦДР скялетрачпой маыаны, состоящей з следусдам. По реэультврухкял магнитным потока определяется потеря з стала в кгадси соответсгэукзэ« сечсшля я.чдукторов. Потеря в с тал л от рззульмруезего потока з лябом сочен::* могяо разделять на составляют пропорционально составлятаях результлруэдзго потока о? заданных первичных токов на этот рэзультярувцлД поток. Значения составляет«« первичных токов, покрцвакдкх потеря в стала индукторов, вычисляется как откоиашм суг.с.: составляющих потерь в стала, определенных пря помотса прсекця^ соответствугаях этил токам состаалягздх результирующих потоков, к числу фаз а значениям ЗДС, индуцированных ухазанныма потоками в ойлотхах, соответствуете этюр т01сс.м.

На основе полученных результатов разработана методика поверочного расчета ЛДДП с МП?, при ломоцп которой на начальном эта-пэ проектирования рассчятиаалясь паряакгы конструктивной рааляза-шк мззвны.

В тг.етье'! главе проводится исследование магнитного поля ЛНЛП о .42? чгслоннш катодом на.основа тоордя цопой при помощи деталязирозаянс!'. схем« замэаеш'л магия-гной цепи « соорэдогочеи-ив« параметрами.

Параметра »¡срана в схеме замещения легко определить, если известен закон распределения платности вихревых гокой.

Пря аяалвзв токораспределокля в экране МДР цапряхвяяос'гь магпа'люго поля определяемая соответствующей эквивалентной

пераачной УДС Рэ22,1. з пределах Ь -го участка, соответствующего зубцогоиу деления 1Ш, пранямается постоянной. Уддукцея за прэдолаыа расчетной длины стала ДИ полагается равной аула. Изменением плотноета захрввых токов со толояне экрана с чгсто ■

активной проводимостью ^ лринебрегается. Магнитные проницаемости всех ферромагнитных сред принимаются бесконечно большими, а электр-ические проводимости равными нулю. Остальные допущения • общепринятые. .

Дифференциальные уравнения для плотности вихревых токов в соответствующих областях V -гр участка экрана ротора получены на основании первого уравнения Максвелла, законов полного тока i непрерывности тока. Переходя к конечным разностям по координате X для области I, соответствующей активной длине стали ЦИ. получаем:

(i)

где cL - волновое число;

Есг- (-i-S¿Мл/сГг'• íoz = fio у sí

Ci = (Нг^Ы "Йгг^ч) (Ea¿ )lÍi¿íoz)/{Ш.

Окончательное выражение для составляющей плотаости вихрей" токов ty б области расчетной длины стали НИ:

i - CUch(inP-c¿-ü)-ct¡(Л)-flÁih(гО) (г)

t'¿ibJiotitUHUC выражения получены для составляющей L^j , а fütaté еойтаеяяйщкх Цт к- Ц* В области вылетов экрана за пределы длины стали ЦИ»

На оснбйании закона полного тока эквивалентное значение nai •pxzciuiüsti!, определяемо?! тхрмшх чоквкк L -го участка:

- ü . , ЫШ&ЛЮ^ Ш'+сЯ (л')). (3)

Получены' аналитические выражения, определящне эквивалент-•0 МДС " иапштооо сопротивление . Параметры участка

фана определены в комплексном виде с учетом растекания вихре-□е тонов (увеличения актишого электрического сопротивления [астка экрана и влияния потоков рассеяния, охватывала лобовые юти нитей тока, расположенных о пределах расчетной длины стали 1,на магнитиое сопротивление участка расчетного зазора, медцу I и МДР).

Параметры участков иашитопровода ротора определены по знаниям магнитной проницаемости с учетом поверхностного э:]гфекта, таете потерь на вихревые токи и гистерезис. Значения магнитной эоницаемости рассчитываются по тангенциальным составляющим ин-:кпии на поверхности участков, выраженным через контурные4пото-

г Ф1.

Учитывал, что для ДЦЦП с !ЛДР характерны поименные немагнитно зазоры, допущение, состоящее з идеализации стали индукторов, охраняется при дальней сем анализе. Области, примыкающие ;с рабо-!м зазорах! ЛДЯП с ВДР с ненасыщенной стальэ индукторов, рассмат-лваатсл раздельно. В краевых зонах вводятся магнитные сопротиЕ-эния цуитирования.

Схема замещения участков магнитной цепи маслин, примыкающих рабочему зазору меяду индукторами, описывается системой урасне-ий вида:

(йя СФь- Фм)+(Ф1- Ф й=Рф^ - +

• На первом этапе расчета магнитного поля и рабочем зазоре ехду ВД и ВДР схема замещения соответствующих участков магнитной епи мавдны списывается системой уравнений вида:

- Гэг2,1 - +Гз<Ь - р 51¿Н. (5)

Влиянием вихревых токос участков экрана в краевых зонах пер-оначально принсбрегаетсл. Эквивалентные параметры участков крана з зонах шунтирования определяются по соответствующим

контурным потокам, полученным в ходе решения уравнений для упрощенной модели. С учетом параметров экрана схема замещения в краевых зонах описывается системой уравнений вида:

Для учета влияния насыщения аагнитопровода ротора по контурным пстокак*., полученным в ходе реясния уравнений вида (5), (6), определяются значения магнитной проницаемости на поверхности маг-ьитопроводп. Цо значениям магнитной проницаемости рассчитываются эквивалентные параметры участков поверхностного слоя магни^опрэ--вода. Схема замещения рассматриваемой части магнитной цепи двигателя описывается системой уравнений вида:

шл) Фи^М&ин^ит-.) (Ф^-Фк^-,) +

В дальнейшем значения параметров ЬЩР уточняются.

В соответствии с разработанной методикой расчета магнитного поля численным методом на основе .теории цепей рассчитывались значения параметра ротора и контурных магнитных потоков. При помощи полненных результатов определялись расчетные кривые распределения индукций вдоль рабочих зазоров и выполнялся уточненный расчет электромагнитных тягозых сил ЦП и ЦЦР» сил одностороннего магнитного протяжения и потерь в роторе.

Четвертая глава посвящена исследованию тягово-энергетических показателей в установившихся режимах работы ИДДП с "УЗ5. Рассмотрены осноыые энергетические соотноиения. Представлена методика и алгоритм программы расчета ДДДЛ с ВДР на ЭЦВМ. Проведены рас-четно-теоретические исследования влияния конструктивных размеров к параметров на тягово-энергетические показатели двигателя.

На основании уравнений установившегося режима проведен анализ процессов энергопреобраэования ь ЛДДП с МДР, получены выражения,

позволяющие рассчитывать статические характеристики двигателя.

В соответствии с разработанной методикой на алгоритмическом языке О! для 1В.«-сошестиммх ЭЦВМ составлена программа, обеспечивающая выполнение поверочного расчета ЛДЕД с ГДЦР, а также внесение изменений в набор исходных данных в диалоговом режиме работа, при помог?) которой рассчитывались варианты конструктивной реали-яации двигателя.

При проведении расчетно-теоретических исследований в качестве исследуема показателей приняты: скольжения МДР и $аэ » соответствующе наибольшим электромагнитной тяговой силе Гзмтз и энергетическому фактору Эт » наибольшие электромагнитные тяговые силы ЦИ и МДР на единицу площади активной поверхности Рэмт2$ и 1"эмт35 • максимальные электромагнитный к.п.д. ^эт и энергетический (/актор Згл ♦ электромагнитная добротность МДР. £0'2 при Данные показатели определялись в зависимости от основных конструктивных размеров и параметров ЛДЕД с МДР, в качестве которых использован» следующие: конструктивные зазоры 5-\ и ¿"2 • толстт экрана ротора , полюсное деление , длина_стали индуктора Ь , число пар полюсов Щ р2 , относительное число пап полюсов ИС П , частота тока ОВ ^» сколысенио , угол сдвига с,езду

токами ОБ и ОУ X '

За базовый принят ЛДЦП с МДР исполнения Н1 , рлзртботапшй в 1992 г. по заказу НИИ КМ ТП при №ТУ им. Вагона (г.Москва). Основные параметры М1: линейная нагрузка ИС А^=4 10^ А/М; линейная нагрузка Щ ДО4 АД!; 5-\ = 4,2 10_3 М: = 2.2 ТО"3 М; к зг= 0,4 Ю-3 м; Т = 9 Ю'2 м; С = 6 Ю"2 м;0, =1; П * П;

= 50 Гц. '

Установлено, что большинство зависимостей тягово-энергети-ческих показателей от конструктивных размеров и параметров являются монотонно выпуклыми или вогнутыми и достигают экстремальных значений на границах интервалов задания. Зависимости показателей от % имеют максимумы внутри области задания X при условии Ь-С0И.ЬХ . Поперечный краевой эффект существенно влияет на энергетические показатели двигателя, при этом увеличение относительной длины машины позволяет повысить тягово-энергетические показатели. При увеличении ра, и П ~С0П& в рассмотренных интервалах задания параметров в целом энергетические показатели ЛДЩ с МДР

ухудшаются, что следует учитывать при выборе и П • Зависимость Рэит25 от Угла ~С пропорциональна ¿lu. (ST-^). Показатели S2T » Psmtss не от . В реальном диапазоне: скорос тей движения Щ (V~2 = 0,02+0,1 м/с) тягово-энергетические покг затели двигателя от Si практически не зависят.

Результаты расчетно-теоретических исследований тягово-эне] гетических показателей ЛДЦП с МДР могут быть непосредственно испотьзованы для решения задач синтеза .подобиях двигателей,

В пятой главе приведено описание экспериментальной ¿-стано! представлены методика проведения и результаты экспериментальны» исследований ЛДЦП с ВД?, выполнено сопоставление полученных ааг сим ос той с расчетными д тиши, а также даются рекомендации по проектированию.

Б результате проведенных исследований получены кривые расг деления индукции вдоль рабочих зазоров, а такие тяговые и энергетические характеристики. Механические характеристики ЫДР двигателей исполнений .41 и Н2 представлены fia рис. 4. Углоше тяге вые характеристики Щ двигателей М1.и UZ представлены на рис. с Достаточное для инженерных расчетов совпадение характерно! определенных экспериментально и при помощи методики расчета ДЩ с МД? на основе модели эквивалентной симметричной машины, подт-верздает достоверность математической модели и обоснованность принятых допущений й позволяет рекомендовать разработанную моте дику к практическому применении.-

Сопоставление результатов экспериментальных исследований,с данными, полученными при поиски методики расчета магнитного по; ЛДЦП с ЫДР численным методой на основе теории цепей, показывает высокую точность совпадения расчетных и экспериментальных зави-сиыогсей, что подтверждает эффективность разработанной иетодию расчета и достовер1ость принятых при этой допущений.

Экспериментальные данные подтверздают основные результаты расчетно-теоретических исследований влияния конструктивных размеров и параметров на тягово-энергеткческие показатели ЛДЕД с ЦДР, выполненные при помоем методики поверочного расчета ыашшп При проектировании ЛДЦП с ЦДР следует руководствоваться р£ работанньми рекомендациями, позволяющими исходя из результатов расчетно-теоретических исследований тягово-энергетических

гтз л • 9 >

/ ¥ /V

к <>42 1 —-

/Г ?[ •

0,2 ом 0,6 0,8 о.е.

Рис. 4. Механические характеристики МДР:

I - Ш; 2 - М2;--расчет по ыодели

эквивалентной симметричной наганы;

----расчет численный иетодоу;

-о-«- ^ эксперимент

Ка

\ \\

А //// 'у/А V \г_ *

ич/ т т и ук

0,5 У <5

Рис. 5. Угловкс тяговые характеристики ЦИ:

I - !Л; 2 - М2;--расчет по модели

эквивалентной ааялетрнчной машины;

----расчет численньм методом;

эксперимент

показателей определять совокупности основных параметров, обеспечивавших требования технического задания.

Б приложениях приведены текст программы расчета ДДДП с ВДР. выполненной на алгоритмическом языке СИ, параметры ДЩЦ1 с ЭДДР двух конструктивных исполнений и представлены документы, подтверждающие результаты внедрения диссертационной работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработанная расчетная модель линейного двигателя двойного питания с массивным дисковым ротором на основе схемы замещения электрических цепей с сосредоточенными параметрами позволяет на начальном этапе синтеза машины минимизировать затраты времени, связанные с выполнением расчетных работ при рассмотрении ряда вариантов решения задачи.

2. Разработанная методика приближенного учета потерь в стали индукторов линейного двигателя двойного питания позволяет определить покрывающие дти потери составляющие токов в обеих первичных обмотках.

3. На основе аналитического ревения задачи определения плотности вихревых токов в участке экрана ротора, соответствующего шагу дискретности модели, можно найти эквивалентные параметры этих участков в магнитной схе.ме замещения. Параметры участка, выраженные в комплексной форме, определены с учетом растекания вихревых токов, а такке влияния потоков рассеяния, охватывающих лобовые части нитей тока в пределах активной длины стали индуктора, на результирующее магнитное сопротивление участка расчетного зазора.

4. Разработанная методика расчета магнитного поля двигателя численным методом на основе теории цепей, заключающаяся в последовательном решении ряда локальных полевых задач с использованием результатов решения предыдущей задачи для нахождения исходных параметров последующей, позволяет сократить объем вычислительных работ, обеспечивая при этом удовлетворительную точность конечных результатов.

5. Методика поверочного расчета линейного двигателя двойного питания с массивным дисковым ротором и алгоритм программы, обеспечивающей выполнение поверочного расчета и внесение изменений в набор исходных данных в диалоговом режиме работы, позволяют решать задачи вариантного проектирования машины. Программа,

составленная на алгоритмическом языке СИ дяя 1Ш - совместимых ЭЦЕИ, позволяет исследовать влияние исходных параметров на статические характеристики двигателя и мокет найти применение в качестве составной части САПР машин с разомкнутым магнитопрово-дом.. #

6. Расчетно-теорегяческие исследования влияния конструктивных размеров и параметров на тягово-онергетические показатели машины позволили определить области рациональных значений основных конструктивных размеров и могут непосредственно использоваться для решения задач синтеза подобных двигателей.

7. Выработанные рекомендации по проектировании позволяют исходя из расчетно-теоретических исследований определять совокупности основных параметров, обеспечивавших требования технического задания.

Б. Экспериментальная проверка основных теоретических полевений диссертации подтверждает достоверность полученных результатов.

Основные полокения диссертации излогени а еяедувдих работах:

1. Анненков A.ii., Медведев В. А. Анализ использования линейных приводов в устройствах автоматической подачи// Системы управления и электроприводы роботов: Ыехвуз. сб. научи, трудов. Во-ронев.политехи, ин-т. -Воронеж, 1939. -С. 147-150.

2. A.c. I6379I3 СССР, Ш Б21 43/18. Устройство для отделения от стопы и перемещение ферромагнитных листов в зону обработки/А.Н.Анненков, В.А.Мздгедев, А.И.Шиянов (СССР). -№4603367; Заязл. 09.11.83; Опубл. 30.02.91. Бвл. № 12. 5 с.

' 3. A.c. 17748Гб.СССР, ШИ Н02К 41/025. Линейный асинхронный двигатель/ А.Н.Анненков,' В.А.Медведев, А.И.Шиянов, В.А.Белов (СССР), - Гр 4601074; Заязл. 25.01.90; 1992. Бол. № 41, Не публикуемое.

4. Модульное конструирование сборочных систем/ А.Н.Анненков, В.А.Белов, В.А.Медведев и др.// Опыт разработки и внедрения а производство роботогехнических комплексов и ГПС: Tea. докл. областной научн.-техн.коиф. -Воронеж, 1989. -С. 29-31.

5. Разработка двухкоординатных электроприводов ыехатрошых модулей на базе линейных асинхронных двигателей: Отчет о НИР (заклочит.)/ Воронек.политехи.ин-т; руководитель Шиянов А.И. -» ГР 01920017954; Инв. № 0&5С09Ш. -Вороне*, 1992. - 43 с.

2.0

6. Создание экспериментального роботизированного сборочноп комплекса деталей бытовой видеотехники: Отчет о НИР (заключит.), Боронек.политехи.ин-т; руководитель Шиянов А.И. - № ГР 018Э0033594; Инв. £ 029100540«. -Боронек, 1990 - 72 с.

7. Шиянов А.И., Медведев В.А., Анненков А.Н. Линейный асинхронный частотно-соковый привод манипулятора для перемещение заготовок// Современные проблемы электромеханики (к ЮО-лечию изобретения трехфазного асинхронного двигателя): Тез. докл. Всесоиэн. научн.-техн. хонф. ,-Л., 19Б9. - 4.2.-С.97-98.

8. Электропривод на основе линейного асинхронного двигател! с двойным вторичны/, элементом/ А.И.иикнов, Ь.А.Медведев, А.Н.Анненкоь и др.// Тез.докл. XI Всесоюзн. конф. по проблемам автоматизированного электропривода. Суздаль, 1991. - С. 49-50.

Подписано к печати 2.11.93. Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. • Заказ # 3

Типография НГТУ, ул. Просвещения, 132.