автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Поисковые исследования характеристик и свойств специальных типов асинхронных машин с массивным ротором на основе наноматериалов

На правах рукописи

Кручинина Ирина Юрьевна

ПОИСКОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК И СВОЙСТВ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТИПОВ АСИНХРОННЫХ МАШИН С МАССИВНЫМ РОТОРОМ НА ОСНОВЕ НАНОМАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.09.01 - Электромеханика и электрические аппараты

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2006

Работа выполнена в Институте химии силикатов им. И В. Гребенщикова РАН.

Научный руководитель:

академик РАН, профессор

Данилевич Януш Брониславович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Сидельников Борис Викторович

кандидат технических нау к

Кади-Оглы Евгений Федорович

Ведущая организация:

ООО «по «лэз»

Ленинградский электромашиностроительный завод» Защита состоится « /У >> 2006 г. в

_ часов на заседании

диссертационного совета К212.229 02 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический у ниверситет» по адресу 195251, г. Санкт- Петербу рг, Политехническая ул., 29, главное здание, ау д 325.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский госу дарственный политехнический у ниверситет».

Автореферат разослан « ^ » 20061

Ученый секретарь диссертационного совета, канд техн наук, доцент

Попов М.Г

¿ooGh

3<£Ъ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последнее время в связи с разработкой чикрогазотл рбинных систем появляется интерес к созданию специального класса высоко- и сверчвысокооборотных электрических машин с массивным ротором из специальных материалов, работающих под действием значительных центробежных сил и обладающих необходимыми электрическими и магнитными свойствами, таких, как наноструктурные материачы Исследование целесообразности и возможности применения этих материалов является актуальной задачей и требует дальнейшего развития алгоритмов расчета характеристик исследуемых машин.

Известно, что асинхронные машины с массивным ротором характеризуются: относительно высокой кратностью пускового момента, низкой кратностью пускового тока, пониженными пульсациями вращающего момента, повышенной термической стойкостью в переходных процессах; мягкой механической характеристикой, позволяющей в широком диапазоне регулировать частоту вращения изменением подводимого напряжения; простотой конструкции.

Помимо явного преимущества при высоких частотах вращения асинхронные машины с массивным ротором часто являются наилучшей конструкцией для специальных приводов- в с\довых грузоподъемных и швартовых механизмах с тяжелыми условиями п\ска, в различных системах автоматического управления, ориентации и наведения, в гироскопах, аппаратах звукозаписи, в позиционных электроприводах (запорная аппаратура, дистанционное включение автоматических выключателей)

Основным недостатком двигателей с массивным ротором являются низкие коэффициент полезного действия (кпд) и коэффициент мощности (cos ш), обусловленные параметрами ротора.

В работе приведены некоторые результаты поисковых исследований асинхронных машин, в которых представляется целесообразным использование новых перспективных типов материалов для полч чения необходимых характеристик асинхронных машин

Изучением специфических характеристик массивного ротора заниматись К И Шенфер, И С Брук, ЗБ Нейман, А И Важнов, РА Лютер, И А Сыромятников, В А. Марактанов, Р Рюденберг, А И By дд, К Конкордия, Д Ahí ст, К П Ковач, И И Раи Гу щественный вклад в развитие теории и расчет машин переу!енного тока (кр\пных синчронныч машин) с массивными элементами быт еде тан п работач Я Б Данилевича, F.K

РОС НАЦИОНА ь / БИБЛИОТЕКА

Казовского, ИМ Постникова, Э Г. Кашарского, Г В Рубисова, ВМ К>цевалова, НЬ Чемодановой, А С. Шапиро, В.С Могильникова.

Поисковые исследования асинхронных машин, создаваемых с применением наноматериалов, в настоящей работе проводятся на основе исследований электромагнитного поля и напряженно-деформированного состояния ротора с привлечением современных аналит ических и численных методов анализа при многовариантных исследованиях с различными комбинациями электрофи¡ических свойств материалов.

Указанные научные и практические задачи соответствуют приоритетным направлениям «Энергетика и энергосбережение» и «Индустрия наносистем и материалов» Федеральной целевой на\ чно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям науки и техники» на 2002-2006 годы, перспективному плану Фундаментальных исследований РАН по приоритетным направлениям развития на\ ки, технологий и техники на 2006-2010 гг и период до 2025 г Химические науки и науки о материалах (п 4.5 Химическая энергетика)

Целью работы является поисковое исследование возможностей создания новой модификации асинхронных машин с массивным ротором на основе применения наноматериалов, позволяющих существенно изменить их параметры и характеристики

В соответствии с поставленной целью в диссертации решаются следующие задачи 1. Исследования на основе решения уравнений переменного электромагнитного поля влияния магнитной проницаемости и удельного электрического сопротивления материала ротора на характеристики создаваемых модификаций асинхронных машин

2 Исследования объемного напряженно-деформированного состояния массивного ротора при применении фуллеренов в качестве наноструктур, способных придавать материалу ротора свойства, необходимые для высокооборсггных машин.

3. Определение предельных значений диаметра ротора в зависимости от частоты вращения и различных уровней прочности материалов и возможности создания сверхбыстроходных асинхронных машин повышенной единичной мощности с наноматериалами в роторе.

4 Проведение экспериментальных исследований характеристик асинхронного двигателя с массивным ротором на опытном образце, выполненном из материала с применением наногехнологий, анализ результатов моделирования и экспериментальных данных.

5 Разработка рекомендаций для применения полученных результатов в практике проектирования модифицированных двигателей переменного тока

Методы исследований. При решении указанных задач использовались методы теории электрических машин, ТОЭ, теории упругости материалов, метод конечных этементов (МКЭ) при использовании пакетов расчетных программ (COSMOS, ANS YS), методы экспериментальных исследований на опытных образцах

Научная новизна заключается в резу льтатах поисковых исследований характеристик и свойств асинхронных машин с ротором, выполненным с применением нанотехнологий При исследованиях использован новый подход к определению характеристик асинхронной машины с массивным ротором на основе решения уравнений электромагнитного поля без традиционно применяемых упрощений (с учетом реальной геометрии магнитопровода машины, нелинейности характеристик материалов). Исследованы различные варианты конструкции асинхронной машины при использовании материалов с различными свойствами

Впервые проведены численные и экспериментальные исследования асинхронного двигателя с массивным ротором, выполненным на основе наноматериалов

Достоверность расчетных результатов, выводов и рекомендаций обеспечивается строгостью использу емых методов теоретических и экспериментальных исследований

Практическая ценность и внедрение результатов работы. Работа выполнялась по требованиям заказчика и совместно с заказчиком Научно-инженерным центром «Керамические тепловые двигатели им А М Бойке», где разрабатывается микроустановка с газовой сверхбыстроходной турбиной нового поколения на базе керамики «Суграв», а также в рамках НИР с ЗАО «ЭКОС» - изготовителя новых материалов для массивных роторов.

Обоснована возможность создания модификации асинхронных машин с массивным ротором на основе применения новых нанокомпозитных материалов, обеспечивающих требуемые электромагнитные и прочностные характеристики машин

Результаты теоретических разработок определения рациональных электромагнитных и механических свойств материала ротора имеют практическое значение и направлены на совершенствование характеристик асинхронного двигателя путем моделирования свойств материала ротора

Реализация результатов работы.

Результаты диссертационной работы использованы при выполнении:

- гранта РФФИ № 04-02017005 «Теоретические исследования по обоснованию возможности создания нового типа сверхбыстроходных электромеханических преобразователей энергии»;

- гранта № 05-02-08235 ОФИ-а «Исследования по созданию нового типа электромеханического преобразователя энергии на основе использования новых материалов с заданным комплексом механических и электромагнитных свойств, созданных с помощью нанотехнологий»,

- инициативного проекта нау чной Программы 2004-2005 гг. Санкт-Петербу ргского Научного Центра «Разработка принципиально нового типа электромеханического преобразователя энергии с использованием нанотехнологий»

На защиту выносятся:

1 Результаты поисковых исследований, направленных на создание модификации асинхронных машин, массивный ротор которых изготавливается на основе наноматериалов

2 Способ определения характеристик и параметров асинхронных машин из решения уравнений переменного электромагнитного поля с учетом нелинейных характеристик материалов

3 Результаты исследований численными методами напряженно-деформированною состояния массивного ротора при различных частотах вращения

4 Результаты теоретических и экспериментальных исследований опытного асинхронного двигателя с массивным ротором, выполненным из материна, поту ченного с применением нанотехнологий, с повышенным содержанием кремния, и рекомендации - рациональные электромагнитные и механические свойства материала ротора для совершенствования характеристик двигателя и создания новых образцов матерчаюв для изготовтения из них массивных роторов асинхронных машин

Апробация работы. Защищаемые автором положения диссертационной работы апробированы в публикациях, докладывачись на международных и отечественных конференциях и семинарах специатистов.

- международной конференции «Математическое моделирование в механике сплошных сред» (Санкт-Петербург, 2001),

- II международной конференции «Современная энергетика - основа экономического развития» (Санкт-Петербург, 09 04 03, РЭС'ГЭК, 2003),

- V международной конференции «Электромеханика, электротехнотогии и электрочатериатоведение» (Алушта, 22-26 сентября 2003),

- международной конференции «Nanoparticles, Nanostructures & Nanocomposites» (Санкт-Петербург, 5-7- июля 2004);

- международных конференциях Северо-западной секции IFEE Chapters (Санкт-Петербу рг 2003, 2004, 2005);

- международной научно-практической конференции "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности" (30 05-02 06 2005, Санкт- Петербу рг)

- секции «Электромеханики и автоматики» Дома Ученых «Новые материалы -основа развития современно! о электромашиностроения» (Санкт Петербу рг, 25 11 2004)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, включая тезисы докладов, 9 статей, в том числе 3 - в рецензируемых журналах

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, одного приложения и списка литературы из 90 наименований Работа содержит 118 страниц, включая 34 рисунка, 15 таблиц и Приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована акту альносгь диссертационной работы, ее нови ¡на, нау чная и практическая значимость, дан краткий обзор лктерату ры по проблеме и кратко изложено основное содержание работы

В первой главе рассматриваются требования к материалам чагкитопровода электрической машины Основные требования, предъявляемые к физическим характеристикам используемых материалов для ротора, связаны с обеспечением необходимых параметров и показателей для эффективной работы машины и механической прочное! и (дли высокооборошыч машин) Выполнение этих требований непосредственно спя (ано с решением электромагнитных и прочностных проблем.

Получение необходимого характера распределения электромагнитного поля в магнитопроводе в значительной мере определяется магнитными и электрическими свойствами используемых материалов - магнитной проницаемостью ц и удельным электрическим сопротивлением р.

Применяемые в электро!ехнической промышленности материаты для массивных роторов на основе никель-медь, алюминий-железо, железо-никель, железо-медь с

легирующими добавками (марганцем, кремнием, алюминием) используются для машин

малой и средней мощности Однако никелевые ставы относятся к дорогим материалам и

плохо подвергаются механической обработке Железомедные и другие сплавы, обладающие

хорошими электромагнитными свойствами, не пригодны для применения в

высокооборотных машинах из-¡а большой плотности материала (8 103 кг/м3) Для

быстроходных машин желательно применение высококачественных сплавов с высоким

уровнем прочности и низкой удельной плотностью материала ротора (в 2-4 раза ниже, чем \

стальных сплавов) при рациональных значениях магнитной проницаемости и v лелыюго

электрического сопротивления, достаточных для эффективной работы рассматриваемых

машин Обеспечение этих требований может быть достигнуто благодаря применению

нанотечнологий при производстве новых сп лавов

Развитие нанотехнологий позволяет получать новые вещества, обладающие

улучшенными эксплуатационными свойствами, об\ словленными особенностями

поверхности наноразмерных элементов структуры С их помощью создаются

конструкционные материалы с необходимыми физическими свойствами, об1алающие

высокой прочностью и электропроводностью Такая возможность делает актуальным

проведение поисковых исследований для выявления факторов, (связанных с

электромагнитными и механическими свойствами материаюв), влияющих на рабочие

характеристики и параметры электрических машин

Для разработки конструкции сверхбыстроходного двигателя для газовых

микротурбин мощностью 100 Вт и частотой вращения 500000 об/мин, заказчиком был

предложен материал - алюмоборонитридная керамика, поскольку существующие

керамические материалы на базе нитрида и карбида кремния, оксидов металлов не отвечают

полностью комплексу предъявляемых теплофизических, механических и технологических

требований Обеспечение требуемых характеристик двигателя достигалось определением

рациональных электрофизических свойств материала ротора

Исследования влияния различных свойств материала ротора на характеристики и

параметры асинхронного двигателя, проверка разработанного подхода определения

механической характеристики по результатам решения уравнений переменного

электромагнитного поля численными методами, сопоставление расчетных и

экспериментальных результатов проводились применительно к конструкции асинхронного

двигателя серии 4А мощностью 250 Вт, 2700 об/мин Рассматривались массивные роторы

из материалов 4х видов' магнитомягкая сталь; железо медный сплав с 20% содержанием

меди (СМ20), железомедный сплав с 25% содержанием меди (СМ25), новый материал с

8

повышенным содержанием кремния 6-8% (Si (6-8)), полученный с использованием нанотехнологий.

Модификация металлического сплава для получения нового материала массивного ротора производилась с целями определения влияния фуллероидных компонент на стр\ктур\ и свойства сплавов, исследования возможных диапазонов изменения удельного веса сплава, исследования возможности формирования треб\емого уровня магнитной проницаемости и у дельного электрического сопротивления

При выполнении совместных проектов с ЗАО «ЭКОС» были изготовлены образцы материалов модифицированных композитных сплавов с различными фу ллероидными наполнителями на основе железа армко с содержанием кремния (6-8)% и (10-12)%, изготовлен опытный ротор для экспериментальных испытаний асинхронного двигателя Fía рис I представлена фотография массивного ротора, изготовленного из нового материала

Рис 1 Массивный ротор и* материала с повышенным содержанием кремния (6-8)%, полученного с помощью наноге\но ioi ий

Новый материа1 характеризуется петлей гистерезиса, практически выродившейся в линию Особенностью нового материала является ею обрабатываемость, что делаел возможным его применение для изготовления деталей магнитопровода электрической машины.

Совершенствование магнитных свойств, получение материаш с более крулой кривой намагничивания и большим значением инду кции насыщения материала является перспективным направлением исследований для эффективного использования материалов подобного типа в области электромашиностроения.

Во второй главе приведены и проанализированы резу льтаты численных исследований электро\(агнитного поля и диапазонов рациональных значений ^¡еклроматнилных свойслв материал ротора для различных констр\кций машин

В диссер!ационной работе исс юдовались ш\\мерные нектромэг нитные поля асинхронных машин с массивным ротором применительно к конслрчкциям свсрхвысокооборошою 1енератора-дви1ателя для изовых микротурбин, 100 Вт, 500000 об/мин и ипчлно! о асинхронно! о /SBMiaie.w 250 Bi, 2700 об/мин

у'ъшшягмшг&шяwríi

Бьпи выпо шены также расчеты рабочих характеристик асинхронных двигателей с короткозамкнлтым ротором и с массивными роторами из различных материалов (на базе прототипа) В качестве прототипа рассматривался асинхронный двигатель серии 4АЛ56В2УЗ мощностью 250 Вт, 2700 об/мин

Исследовались варианты двигателей с массивным ротором

1) двигатель с ротором и) стали 3,

2) двигатель с ротором из желеюмедного сплава СМ20;

3) двигатель с ротором из же теюмедного сплава СМ25,

4) двигатель с ротором и) нового сплава с повышенным содержанием кремния

Из рассмотренных расчетных вариантов наибольший пусковой момент имеет двигатель с ротором и! железомедного сплава СМ25 При использовании для ротора сплава СМ-20 п\сковой момент меньше на 13% по сравнению с СМ-25 Двигатель с ротором из нового сплава характериз\ ется небольшим п\сковым моментом - на 55% ниже, чем \ двигателя с короткозамкну тым ротором При исследованиях использовались справочные данные по материалам 1)-3) и данные опытной кривой намагничивания нового материат Недостаточно высокие магнитные показатели материала ротора связаны с состоянием нового материала Испытываемый материат не обрабатывался термически, домены в сплаве не ориентированы.

Анагаз электромагнитного поля проводился комбинированным способом Предварительно по методике расчета асинхронной машины (О Д Гольдберг, И П Копылов) определялись параметры и гок обчолки статора Используя результаты расчега и свойства материалов в качестве исходных данных, методом конечных элементов решались у равнения Максвелла для переменного электромагнитного поля применительно к конкретным конструкциям машин В результате решения определялись распределения плотности наведенных вихревых токов в массивном роторе, величина потерь в те !е ротора, электромагнитный момент, приложенный к ротору

Мгновенное распределение скоростей в геле ротора задавалось приложенной угловой частотой вращения, соог ветел вующей задаваемому скольжению Расчет производился последовательно при различных значениях скольжения для получения механической характеристики машины

По результирующему распределению поля можно определять также параметры ротора С этой целью выделялась глубина проникновения поля в массивный ротор (эквивалентный с юй А, на который приходится 95% потерь роюра) В этой области ротора

вычисляюсь потери, определялся ток ротора, и оценивалась величина активного сопротивления ротора Реактивное сопротивление ротора, пропорциональное магнитной прово тимости, определялось из отношения магнитного потока к магнитодвижущей силе С достаточной для оценочных расчетов степенью приближения полученные параметры ротора можно использовать для определения по схеме замещения тока статора, являвшегося токовой нагру зкой при следу ющем шаге расчета механической характеристики

Многовариантные расчеты позволяют выявить условия, при которых может быть достигтта максимальная величина электромагнитного момента, прогнозируемые рациональные значения р и ц материала ротора, необходимые для обеспечения заданных характерна и к машины

На рис 2 представлены зависимости вращающего электромагнитного момента от соотношения относительной магнитной проницаемости и удельного электрического сопротивления материала ротора для конструкции сверхвысокооборотного генератора-двигателя для газовых микроту рбин, 100 Вт, 500000 об/мин

Рис 2 Диаграмма соотношения относительной магнитной проницаемости и удельного электрического сопротивления материала ротора для получения максимальных величин электромагнитного момента на единицу аксиальной длины машины М/1, Нм/10, где В, Тл -инд\кция,ц - магнитная проницаемость в относительных единицах: рЮ8, Ом м - удельное электрическое сопротивление

Для рассматриваемого варианта конструкции рациональной в отношении получения максимальной величины момента является зона изменения р~8-20 и р~ (12-32) .10"8 Ом.м

В табл 1 представлены значения расчетных желательных электромагнитных свойств материалов для различных вариантов асинхронных машин

МЛ, Нм/10

Результаты электромагнитного моделирования _'¡аСпица 1

1 2 3 4 1 5

Прогнозируемые свойства материала ротора

Мощность, Вт Частота вращения, об/мин Внешний диаметр ротора, мм Магнитная проницаемость Удельное электрическое сопротивление, Омм

100 500000 10,6 (8-20)цо (12-32) 108

100 300000 8,5 (30-40) ро (40-50) 10 х

250 2700 48 (150-200) ре (при в=1) (30-40) 108

В третьей главе исстетоватось численными методами напряженно-

деформированное состояние роторов высокооборотных асинхронных машин, выпотненныч

из различных материалов

Особенностью конструкции асинхронной машины явтяется наличие концентраторов

механического напряжения (типа гадтедь вдоть оси ротора), что треб\ет обязатетьного

учета и исс гедования объемного напряженного состояния

В данной паве диссертационной работы приведен анатиз рез\ тьтатов исс ш ювания

напряженною состояния ротора, выполненного из материалов пяти типов

высоколегированной стати, адюмоборонитридной керамики, железомелного ептава ГМ20

(с 20% содержанием меди), кремнистой стати с у ровнеч содержания кремния то 4 8 %,

кремнистой сгати с у ровнем содержания кремния до 12 % и нанообъектами

Рассматриваемые варианты роторов из различных материалов сравниваюсь по

предельной частоте вращения, не вызывающей превышения допустимых механических

напряжений при заданном диаметре ротора

Результаты исследований приведены для двух вариантов конструкций'

сверхбыстроходного двигателя (500000об'чин, 100 Вт) и асинхронного двигателя с

массивным ротором в статоре двигателя серии 4А (2700об/мин, 250 Вт)

В результате исследования напряженного состояния массивного ротора

сверхбысгроходного двигателя из атюмоборонитридной керамики установлено, что

диаметр ротора при частоте вращения 500 000 об/мин не должен превышать 0,01-0,011 м

Увеличение электромагнитного момента невозможно за счет \величения диаметра ротора

из-за недостаточной прочности керамического материала Треб\ емый \ ровень

механической прочности материата ротора может быть достигнет введением некоторого

количества нанообъектов (ф\ллеренов и нанотрубок) в материал, предназначенный для

12

массивного ротора, с целью уменьшения его плотности В диссертационной работе приведены варианты распределения эквивалентных напряжений в роторе, выполненном из материалов с различной плотностью

В результате численных исследований установлено, что применение материалов с плотностью порядка 4,5 103 кг/ч1 и уровнем прочности 600 МПа позволит увеличить предельную частоту вращения ротора с 110000 (для железоУ1едных сплавов) до 210000 об/мин при одинаковом ра;у1ере внешнего диаметра ротора и допустиуюм напряженно-деформированноУ! состоянии ПриУ1енение У1атериала ротора с плотностью порядка 2,5 103 кг/у13 (матрица на основе карбида титана) позволит уватичить предельную частоту вращения до 300 000 об/чин при том же доп>стимоу| уровне напряженною состояния

Методами численного моделирования получены зависимости предельной величины диаметра ротора от частоты вращения для материатов с различными механическими свойствами

Для керамических материалов с низкой плотностью (2-4) 103кг/у13 и прочностью порядка 200 МПа максиматьная величина диаУ1етра ротора при 15000 об/ушн может составить соответственно(0,63 -0,44) ч, при частотах (48000-60000) об/мин ~ от (0,20-0,14)м до (0,16-0,11) м Дтя материатов с плотностью (2-4) 103кг/м3 и прочностью порядка 600 МПа максимальная величина диаметра ротора при 15000 об/мин ~ (1,10-0,77) м, при частотах (48000-60000) об/мин ~ от (0,34-0,24 ) м до (0,27-0,19) м.

Статные сплавы с уровнем плотности материала 8.103 кг/м1 обеспечивают

максимально возможный диаметр ротора при частоте вращения 60000 об/мин не более 0,14 м.

Рис 3. Зависимость предельной величины диаметра ротора от частоты вращения и плотности материала ротора при пределе прочности 600 МПа

При высоком уровне прочности (порядка 1200 МПа) и малой плотности порядка 2 103кг/м3 величина предельно допустимого диаметра ротора при 60000 об/мин может быть -0,38 м.

14 6 20

9 0 00 100 00 ■ ' 00 00-200 00 О 200 00 300 00 □ 300 00400 00 ■ 400 00 500 00 В 500 00 600 00 в 600 00 700 00 а 700 00-800 00

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований опытной асинхронной машины с массивным ротором, выполненным из материала с повышенным содержанием кремния, пол) ченным с применением нанотехнологий

Для подтверждения обоснованности подхода получения механических характеристик машин из решения уравнений магнитного поля численными методами в работе исследовались расчетные и экспериментальные характеристики и параметры опытного двигателя Исследования характеристик асинхронной машины с массивным ротором проводились при использовании статора исходного короткозамкнутого двигателя с заменой короткозамкнутого ротора на массивный Сравнение характеристик асинхронной машины с короткозамкну тым ротором и с массивным ротором обусловлено идентичностью статоров и параметров обмоток статора сравниваемых машин.

Проведены испытания исходного короткозамкнутого асинхронного двигателя и асинхронного двигателя с массивным ротором из нового материала в режимах холостого хода и короткого замыкания Определены номинальные значения тока холостого хода и мощности холостого хода /о», Ра„, а также величины механических потерь и ног ерь в стали Определены параметры короткого замыкания опытного двигателя, отношение Хк' Як при различных значениях напряжения не остается постоянным

Механические характеристики рассчитывались как по схеме замещения с параметрами ротора, определенными из опытных данных, так и по результатам решения задачи распределения электромагнитного поля численным методом Различие при сопоставлении опытных и расчетных результатов составляет 7-9 % Механическая характеристика, полученная по опытны данным, с достаточной точностью совпадает с характеристикой, полученной при решении полевой ¡адачи численными методами Это подгверждение позволяет применять численные методы расчета распределения электромагнитного поля для получения механической характеристики при многовариантных оценочных расчетах и выборе материалов ротора, обеспечивающих требуемые характеристики проектируемых машин

Определены свойства материала ротора, при которых обеспечивается полученный по определенным из опытов параметрам электромагнитный момент' р~( 70-80 ) 108, (2040) цо; Р 40-60). 108, ц~(30-60) Цп; р -С 20-30 ) 10"*, (50-90)ц<>

В результате поисковых исследований выявлена возможность создания материалов с прогнозируемыми рациональными свойствами Увеличение электромагнитного момента при 5-1 и фиксированном токе статора происходит за счет тченения (роста) магнитной

проницаемости материала ротора ц~(150-400)Цо при значениях р~(15-20) 108 Ом м Такая

14

же 1енденция наблюдается при уменьшении ц до (100-150)цо и увеличении р~(50-80) 10' Ом м Теоретически увеличение р свыше 80.108 Ом.м при ц свыше 200цо приводит к снижению электромагнитного момента На рис 4 представлены характеристики опытного

двигателя.

Рис 4 Расчетные зависимости электромагнитного момента от скольжения для асинхронного двигателя с массивным ротором из нового материала

М расч - механическая

0,8 ,

2 0,6 ;

X о,4 ;

Е 0,2 =

0

- Мрасчет • М опыт

0,5

1,5

характеристика двигателя, полученная из решения уравнений магнитного поля

численным методом М опыт - механическая характеристика двигателя, полученная по параметрам, определенным из опытов короткого замыкания и холостого хода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Выполнены поисковые исследования, в результате которых выявлены возможности влияния на характеристики и параметры асинхронных машин путем применения наноматериалов в конструкции машин

2. Разработан подход к определению возможных и желательных свойств материалов массивного ротора, содержащих наноструктурные элементы, для обеспечения требуемых параметров специальных типов асинхронных машин

3 Исследованы зависимости предельно допустимых размеров диаметра ротора от частоты вращения и прочностных свойств материала.

4 Создан и испытан опытный образец асинхронной машины с ротором, содержащим наноструктурные элементы

5 Результаты проведенных в работе теоретических и экспериментальных исследований обосновывают перспективность применения материалов, полученных с использованием нанотехнологий, и намечают направления совершенствования свойств новых материалов для формирования требуемых параметров и характеристик проектируемых электрических машин.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Данилевич, Я Б Быстроходный турбогенератор для систем нетрадиционной энергетики / Я Б Данилевич, И Ю Кручинина, В А Сапожников, Ю Ф Хошков, Л Ю Штайнле // Известия РАН Энергетика - 2002 -№5.-С 98-102

2 Иванова, А В Исс тедования магнитного поля в зазоре синхронных машин с постоянными магнитами с различными концентраторами магнитного поля / А В. Иванова, И Ю Кручинина, Ю.Ф

15

Хошков, Л Ю Штайнле '/ Проблемы создания и эксплуатации новых типов электроэнергетическою оборудования /ОЭЭП РАН, СПб -2002 -Вып 4 -С 155-162

3 Danilevich, Ya В Generator-converter unit for small gaspowcr plant / Ya В Damlevich, 1 Yu Kruchinma, A V Ivanova, Yu F Khoyikov, V A. Sapozhnikov // Proceedings 2003 of St-Petersburg IEEE Chapters, SPb ETV «LETI» Publishing House. - SPb, 2003 - PP 34-36

4 Данилевич, Я Б Сверхбыстроходный генератор-двигатель для газовых чикротурбин / Я Б Данилевич, И Ю Кручинина, А В Иванова, Ю Ф Хозиков // Труды 5-ой чежд конференции «Электромеханика, электротехнологии и элсктроматериаловедение» Алушта - 2003-Ч 1-С 384385.

5. Кручинина, И Ю. Перспективы применения газотурбинных установок в энергетике и возможности малой энергетики в период реформирования / И Ю Кру чинина, Ю Ф Хо шков // Проблемы со (дания и эксплуатации новых типов электроэнергетического оборудования ' ОЭЭП РАН, СПб -2003 - Вып 5 -С 116-118

6 Кручинина, И Ю Особенности проектирования сверхбыстроходного генератора-лвигалсля для газовых микротурбин / И Ю Кручинина, Ю Ф Хозиков, А В Иванова. JI О Лебедева : Проблемы создания и эксплуатации новых типов электроэнергетического обору дования / ОЭЭП РАН, СПб -2003.-Вып. 5.-С 119-125

7 Данилевич, Я.Б Современные проблемы электромашиностроения и гадачи энергетики / Я R Данилевич, А Н Коваленко, И Ю Кру чинина, В А Сапожников, Ю Ф Хозиков //1 яже лое машиностроение. - 2003. - №10. - С 2-6

8 Данилевич, Я Б Сверхбыстроходныи генератор-двигатель для газовых микролурбин ' Я Б Данилевич, А В Иванова, И.Ю Кручинина, ЮФ Хозиков // Электротехника -2004 - №5 С 25-29

9 Danilevich, Y В 500 000 rpm generator-motor for gas microturbine with nanocomposit structure rotor / Y B. Danilevich, A V Ivanova, I Yu Kruchmina, Yu F Kho/ikov // Book of Abstracts Topical Meeting of the European Ceramic Society. - 5-7 Yuly, 2004 - Saint-Petersburg, Russia. - P 180

10 Данилевич, Я Б Электродвигатели нового поколения / Я Б Данилевич, И Ю Кру чинина Ю Ф Хозиков // Энергия экономика техника, эко логия -2004 -№10 - С 42 44

11 Кручинина, И Ю Новые материалы для совершенствования характеристик современных электрических машин / И Ю Кр\ чинина // Проблемы создания и эксплуатации новых типов электроэнергетического оборудования/ОЭЭП РАН, СПб -2004 - Вып 6 -С 110-120

12. Danilevich, Ja. В New generation а с. motors with solid rotors and their parameters / Ja В Danilevich, Yu F. Kho?ikov, I Yu Kruchinma//International Conference «Radio - That Connects Time 110 Anniversary of Radio Invention» May 18-21, 2005 - Saint-Petersburg, Russia Proceedings of St Petersburg IEEE Chapters -2005 - Volume II - PP 7-9

4

I

Подписано в печать 12 04 2006 Формат бумаги 60x84 1/16 Бумага офсетная Печать ризографическаная Уел печ л 1 0 Тираж 100 экз Заказ 3755 Отпечатано в отлете оперативной полиграфии НИИХ СПбГУ 198504, Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Университетский пр 26

¿ooga

-3163

• Введение.

ГЛАВА I Требования к материалам массивного ротора

1-1 Требования к материалам магнитопровода электрической машины.

1.2. Традиционные материалы, применяемые для совершенствования характеристик двигателей с массивным ротором.

1-3. Перспективы наноматериалов.

1.4. Характеристики различных материалов, использованных для исследования электромагнитных параметров и напряженного состояния массивных роторов асинхронных машин.

1.4.1. Характерные особенности материала, полученного с использованием нанотехнологий.

Выводы.

ГЛАВА II. Исследование характеристик электромагнитного поля асинхронной машины с массивным ротором

2.1. Физическая и математическая модели.

2.2. Граничные условия.

2.3. Вычисление локальных и интегральных величин магнитного поля.

2.4. Подход к расчету характеристик асинхронного двигателя с массивным ротором по результатам решения задачи распределения электромагнитного поля численным методом.

2.4.1. Определение исходных величин токовой нагрузки и задание исходных данных.

2.5. Этапы практической реализации задач распределения поля на ЭВМ с помощью МКЭ.

2.6. Результаты исследований электромагнитного поля асинхронных машин с массивным ротором.

2.6.1. Описание моделей для расчетов электромагнитного поля.

2.6.2. Основные проектные и исходные данные для моделирования характеристик сверхвысокоскоростного генератора-двигателя и асинхронного двигателя малой мощности.

2.6.3. Построение сетки.

2.6.4. Определение рационального соотношения свойств материала ротора.

2.6.5. Результаты расчетов.

2.7. Сравнительный анализ расчетных характеристик различных асинхронных двигателеи с массивным ротором.

2.8. Оценка погрешности электромагнитных расчетов.

Выводы.

ГЛАВА III. Исследование напряженного состояния массивного ротора асинхронной машины

3.1. Моделирование напряженного состояния массивного ротора.

3.2. Исследование напряженного состояния конструкции массивного ротора асинхронных машин, выполненного из различных материалов./

3.2.1. Модель для исследования механической прочности.

3.2.2. Анализ напряженного состояния массивного ротора, выполненного из материалов различных типов. °

3.3. Погрешности прочностных расчетов.

Выводы.

ГЛАВА IV. Результаты эксперимента

4.1. Программа испытаний. Режим холостого хода.

4.2. Режим короткого замыкания.

4.3. Оценка результатов эксперимента.

Выводы.

Наиболее широко применяемым на практике классом электрических машин являются машины переменного тока, и особенно асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Данный тип машин изготавливается и применяется на практике до частот вращения 3000-5000 об/мин. Для них существуют регламентирующие показатели энергетической эффективности. В этой связи актуальной задачей проектировщиков новых типов электрических машин на современном этапе развития электромашиностроения является создание оборудования с усовершенствованными характеристиками, повышенной эффективности. Однако существуют области применения электрических машин, в которых достижение высоких показателей эффективности не является первоочередной задачей. На первый план выступают вопросы упрощения технологии или механической прочности.

Например, при необходимости применения высокооборотного двигателя или генератора встает вопрос о конструктивном решении, так как на первый план выступают проблемы обеспечения необходимой механической прочности. В этой связи возникает идея использования конструкции массивного ротора (так как поковка ротора может быть выполнена из высокопрочной стали и выдерживать значительные механические напряжения).

Изучение специфических характеристик массивного ротора началось на ранней стадии машиностроения [78]. Теория и практика расчета машин со сплошным цилиндрическим ротором, их особенности отражены в работах М.О. Доливо-Добровольского, К.И. Шенфера, И.С. Брука, З.Б. Неймана, А.И. Важнова, Е.Я. Казовского, И.М. Постникова, И.А. Сыромятникова, В.А. Марактанова, В.М. Куцевалова, P.A. Лютера. Из зарубежных авторов этими вопросами занимались Р. Рюденберг, А.И. Вудд, К. Конкордия, Д. Ангст, К.П. Ковач, И.И. Рац [3].

Массивный ротор асинхронного двигателя представляет собой сплошной или полый цилиндр, выполненный из ферромагнитного материала без обмотки. Функции обмотки ротора выполняет поверхностный слой ротора, параметры которого зависят от частоты, магнитной проницаемости, удельного электрического сопротивления материала ротора. Вследствие поверхностного эффекта, при пуске поле ротора распределяется в поверхностном слое относительно небольшой глубины. Активное сопротивление ротора, когда частота токов в роторе велика, будет значительно больше, чем сопротивление при нормальной работе, а, следовательно, его начальный пусковой момент будет высок, так как удельное электрическое сопротивление стали в 10-30 раз больше, чем меди или алюминия. При номинальном режиме работы частота наведенных ЭДС и токов в роторе уменьшается (Г2=Г1*з), глубина проникновения поля в роторе увеличивается.

В результате взаимодействия вращающегося магнитного поля, созданного током многофазной обмотки статора, с вихревыми токами ротора образуется электромагнитный момент, вращающий ротор в том же направлении (в режиме двигателя), что и магнитное поле, со скольжением, которое при номинальном режиме значительно больше, чем для двигателя с короткозамкнутым ротором. Так, для двигателей мощностью 50-500 Вт [6] номинальное скольжение лежит в пределах 0,3-0,4, тогда как для двигателей с короткозамкнутым ротором для тех же мощностей номинальное скольжение 0,08-0,1. Значительное номинальное скольжение двигателей с массивным ротором вызвано большим активным сопротивлением вторичной цепи. Механическая характеристика двигателя пологая, что позволяет для регулируемых двигателей устойчиво работать в широком диапазоне изменения частоты вращения.

К основным достоинствам двигателя с массивным ротором можно отнести:

- относительно высокую кратность пускового момента;

- низкую кратность пускового тока;

- практическое отсутствие пульсаций вращающего момента;

- повышенную по сравнению с обычным ротором термическую стойкость в переходных процессах;

- мягкую механическую характеристику, позволяющую в широком пределе регулировать частоту вращения изменением подводимого напряжения;

- простоту конструкции;

- лучшие балансировочные и вибро-шумовые показатели.

Пусковой cos ф выше, чем у машин с короткозамкнутым ротором, что выгодно при повторно-кратковременных режимах работы. Эти свойства особенно проявляются у двигателей малой и средней мощности [61].

В последнее время интерес к разработке высокооборотных двигателей и генераторов связан со все большим применением в качестве источников энергии топливных элементов. Помимо прямого преобразования химической энергии в электрическую образующиеся в процессе окисления продукты сгорания могут быть использованы в микротурбоустановке в схеме электромеханического цикла преобразования энергии.

Высокотемпературная энергия в виде горячего газа при температуре 1300-1700К поступает в микротурбину, которая вращает микротурбогенератор. Микротурбоустановка состоит из камеры сгорания топлива, сверхбыстроходных компрессора, газовой микротурбины и микротурбогенератора.

Массачусетский технологический институт (MIT) разработал микротурбину мощностью 80 Вт на окружные скорости 300-400 м/с (частота вращения (460-540)* 10 об/мин) [32, 88]. Актуальным является вопрос разработки обратимого микротурбогенератора, который для предварительного разгона микротурбины должен работать и в режиме двигателя. Такая машина может быть выполнена только с массивным ротором.

Помимо явного преимущества для высокооборотных машин асинхронные двигатели с массивным ротором часто являются лучшей конструкцией для ряда специальных целей. Этот тип машин применяется в системах автоматики, управления, ориентации и наведения, в электроприводах судовых грузоподъемных механизмов, в электроприводах швартовых механизмов, в электроприводах с тяжелыми условиями пуска (компрессоры, сепараторы, центрифуги), в приводах с широким диапазоном регулирования частоты вращения в различных системах автоматического управления, в гироскопах, аппаратах звукозаписи, в позиционных электроприводах (запорная аппаратура, дистанционное включение автоматических выключателей).

Исследованию электромагнитного поля электромеханических преобразователей энергии посвящено много работ [1, 2, 3, 4, 9, 14, 15,17,18, 23, 25-29, 31 32, 34, 37-41, 44-46, 53, 55-59, 63, 68-72, 79, 82, 83, 85,86, 90], однако интерес к этой проблеме сохраняется.

В большинстве работ, посвященных исследованию асинхронных машин с массивным ротором [2, 3], рассматривается установившийся режим работы машины, приводятся схемы замещения и эквивалентные параметры -реактивные и активные сопротивления, с той или иной степенью приближения, учитывающие реакцию сплошной проводящей среды ротора. Установлено, что влияние кривизны поверхности ротора возрастает с увеличением отношения глубины проникновения электромагнитной волны к величине полюсного деления и для крупных машин стандартного исполнения обычно невелико. Расчет электромагнитного поля ротора и воздушного зазора сводится к плоской задаче. Исследования эффекта края показали, что его влияние проявляется тем резче, чем больше отношение радиуса ротора к его длине, которое невелико для машин обычного исполнения.

Однако особенности расчета машин этого типа, методов их теоретического и экспериментального исследования постоянно являются объектом изучения [55].

Основным недостатком двигателей с массивным ротором являются низкие энергетические показатели: коэффициент полезного действия (кпд) и коэффициент мощности (cos ср), обусловленные повышенными значениями параметров вторичной цепи. Это связано с тем, что большое сопротивление ротора приводит к увеличению джоулевых потерь, увеличению добавочных потерь, вызванных высшими гармониками поля на поверхности ротора.

Номинальная мощность двигателей с массивным ротором в тех же габаритах, как и обычных, ниже на 25-35% при более низком кпд [61].

Существенный вклад в развитие теории и расчет машин переменного тока (крупных синхронных машин) с массивными элементами был сделан в работах P.A. Лютера, З.Б. Неймана, Я.Б. Данилевича, Е.Я. Казовского, Э.Г. Кашарского, Г.В. Рубисова, Н.Б. Чемодановой, A.C. Шапиро, В.П. Марактанова, И.М. Постникова. Обобщение и систематизация по теории и расчетам были сделаны В.М. Куцеваловым [55-57], детально представившим основные закономерности, характеризующие асинхронную машину с массивным ротором, разработавшим методы расчета параметров и построения круговых диаграмм.

Появляющиеся новые работы [26, 33, 34, 68, 70, 82, 83] в этой области характеризуют важность ее с практической точки зрения.

Интерес и актуальность связаны с расширяющимися областями применения, повышения степени их электромагнитного и теплового использования. Накопленный опыт и применение современной вычислительной техники позволяют повысить уровень проектирования машин с массивными роторами, что способствует поднятию их технико-экономических характеристик и надежности.

Для технически обоснованного проектирования актуальны исследования в направлениях [44]:

-совершенствования методов расчета вихревых токов и потерь в массивном роторе;

-определения рациональных свойств материалов массивного ротора, обеспечивающих требуемые характеристики машины. Для создания новых модификаций машин требуется:

-определение характеристик при повышенных и высоких частотах вращения, -разработка и применение материалов нового типа.

Решение поставленных задач требует разработки и совершенствования методических приемов на основе использования реального распределения электромагнитного поля в элементах магнитопровода, реальной нелинейности характеристик материалов элементов магнитопровода.

В электрических машинах с массивным ротором затруднение вызывает определение активного и реактивного сопротивлений контуров вихревых токов, так как они являются сложными функциями величины и частоты тока, зависят от глубины проникновения поля в тело ротора [65, 66]. В практике расчетов для определения глубины проникновения поля в ферромагнитное проводящее тело пользуются приближенными формулами при ^сог^. Например, по [45] где ю - частота вращения, рад/сек; ц -относительная магнитная проницаемость материала ротора; Цо -магнитная проницаемость вакуума, Гн/м; р - удельное электрическое сопротивление материала ротора, Ом^м.

По известной величине глубины проникновения поля определяют активное и реактивное сопротивления ротора с помощью коэффициентов Неймана для слабых или сильных полей [65].

В [58, 69] в результате анализа общего выражения для параметров массивного ротора устанавливается область, в которой применяются приближенные формулы для определения активного и реактивного сопротивлений ротора и приводятся коэффициенты, учитывающие кривизну ротора. В [70] уточнены методы расчета электромагнитного поля (распределение векторного магнитного потенциала) в массивных элементах ротора, в частности с учетом кривизны бочки ротора, методом конечных разностей.

В [68] отмечается тенденция увеличения числа публикаций, связанных с уточнением расчетов проникновения электромагнитного поля в массивную среду, однако констатируется, что предложенные расчетные формулы дают значительное расхождение с опытом. Эти задачи решают приближенно при допущении о постоянстве магнитной проницаемости ротора и аксиальной направленности токов, из-за большей длины ротора по сравнению с полюсной дугой. Влиянием конечной длины ротора часто пренебрегают. В некоторых работах концевой эффект учитывается аналитическими методами, в других - вводятся эмпирические коэффициенты [2]. Определение тока производится методом последовательных приближений.

Отмечая недостаточную точность известных решений авторы в [68] предлагают более строгий учет изменения магнитной проницаемости, полученный при решении полевой задачи методом конечных разностей.

В [68] предложен комбинированный метод с предварительным аналитическим решением полевой задачи при постоянстве магнитной проницаемости с последующим использованием его в качестве начального приближения для решения полевой задачи методом конечных разностей при учете поверхностного эффекта и изменения магнитной проницаемости. В модели учитываются основные пространственные гармоники магнитодвижущих сил обмоток фаз статора; односторонний зубчатый зазор заменяется эквивалентным гладким, обмотка статора представляется тонким поверхностным слоем; магнитная проницаемость материала статора принимается бесконечно большой; цилиндрические поверхности статора и ротора развернуты на плоскости.

В указанной работе приводится расчет параметров асинхронного двигателя с массивным ротором, определение электромагнитного момента. По данным опытов холостого хода, короткого замыкания и нагрузки определены опытные значения параметров ротора в функции тока и скольжения по формулам, основанным на схеме замещения и векторной диаграмме, исследовано соотношение активных и реактивных параметров ротора, уточнена теория учета влияния конечной длины ротора на его параметры, исследована зависимости относительной магнитной проницаемости материала ротора по дуге окружности ротора на различной глубине от его поверхности при 8=1, приводятся расчетные и экспериментальные механические характеристики асинхронного двигателя с массивным ротором.

Актуальность проводимых в диссертационной работе исследований связана с решением фундаментальной научной проблемы по приоритетным направлениям "Энергетика и энергосбережение" и "Индустрия наносистем и материалы" Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы, с выполнением работ по перспективному плану Фундаментальных исследований РАН по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники на 2006-2010 гг. и период до 2025г. -Химические науки и науки о материалах по п. 4.5. Химическая энергетика. Проблемы, рассматриваемые в диссертационной работе, связаны с непрерывно растущими техническими требованиями к эксплуатируемому и вновь создаваемому оборудованию. Проектировщики ориентируются при создании оборудования как на усовершенствование характеристик, повышение эффективности для энергетических установок различного назначения, так и на поиск рациональных решений на основе синтеза новых материалов с требуемыми прогнозируемыми свойствами и разработкой оборудования, предназначенного для специальных целей (космической и военной техники) и, в частности, для высокооборотных приводов. При использовании элемента конструкции - массивного ротора - к материалу ротора предъявляются определенные требования, связанные с необходимостью обеспечения заданных электромагнитных параметров машины и высоким уровнем прочности, обусловленным большими действующими центробежными силами.

Одной из важных научных проблем, возникающих при создании электрических машин с применением материалов с прогнозируемыми заданными свойствами, является исследование электромагнитного поля машины и напряженно-деформированного состояния ротора с привлечением современных аналитических и численных методов анализа электромагнитного поля при многовариантных исследованиях с различными комбинациями электрофизических свойств материала ротора.

Используемые на практике методы расчета электромагнитного поля не учитывают в полной мере нелинейность характеристик материалов, реальную геометрию машины, сложный гармонический состав электромагнитной волны. При использовании комбинированных методов (аналитических по схемам замещения и численных расчетов для уточнения характеристик) применяется ряд допущений. Учет зубчатости воздушного зазора производится введением эквивалентной величины равномерного воздушного зазора. В расчетах учитывается только основная гармоника магнитного поля, относительная магнитная проницаемость ферромагнитных материалов принимается постоянной.

Разработка различных расчетных методов обусловлена разнообразием практических задач [85].

Распределение электромагнитного поля с учетом электрофизических свойств материалов, определяющих глубину проникновения электромагнитного поля в массивный ротор, и напряженное состояние ротора под действием приложенных центробежных нагрузок можно определять единым численным методом - методом конечных элементов (МКЭ).

Для качественного улучшения характеристик двигателей с массивным ротором и создания образцов опытных машин с применением новых материалов в качестве активной зоны ротора, необходимо провести тщательный анализ факторов, влияющих на параметры и характеристики двигателя.

Цель работы

Поисковые исследования, направленные на создание новой модификации асинхронных машин с массивным ротором, для подтверждения принципиальной возможности обеспечения требуемых характеристик электрической машины путем применения материалов массивного ротора с прогнозируемыми свойствами, получаемых с применением нанотехнологий и позволяющих существенно изменить характеристики и параметры машины.

Задачи исследования

В соответствии с поставленной целью в диссертации решаются следующие задачи:

1. Исследования на основе решения уравнений электромагнитного поля переменных токов влияния магнитной проницаемости и удельного электрического сопротивления материала ротора на характеристики создаваемых модификаций асинхронных машин.

2. Исследования объемного напряженно-деформированного состояния массивного ротора при применении фуллеренов в качестве наноструктур, способных придавать материалу ротора свойства, необходимые для высокооборотных машин.

3. Определение предельных значений диаметра ротора в зависимости от частоты вращения и различных уровней прочности материалов и определение возможности создания сверхбыстроходных асинхронных машин повышенной единичной мощности с наноматериалами в роторе.

4. Проведение экспериментальных исследований характеристик асинхронного двигателя с массивным ротором на опытном образце, выполненным из нового материала, полученного с применением нанотехнологий; анализ результатов моделирования и экспериментальных данных.

5. Разработка рекомендаций для применения полученных результатов в практике проектирования модифицированных двигателей переменного тока.

Методы исследования

Применение во вновь разрабатываемых конструкциях новых материалов требует определения их рациональных электромагнитных и механических свойств, что возможно при проведении тщательного численного исследования, создания адекватных математических моделей и разработки методики расчетных исследований.

При решении указанных задач использовались методы теории электрических машин, ТОЭ, теории упругости материалов, метод конечных элементов (МКЭ) при использовании пакетов расчетных программ (COSMOS, ANSYS), методы экспериментальных исследований на опытных образцах.

В диссертационной работе полевая задача распределения электромагнитного поля в магнитопроводе асинхронной машины с массивным ротором и исследование напряженного состояния массивного ротора под воздействием центробежных нагрузок решается единым численным методом.

Среди численных методов расчета развитую теоретическую базу и примеры практической реализации имеют универсальные методы решения: метод конечных разностей и метод конечных элементов. По оценке [52] МКЭ имеет преимущество, состоящее в простоте расчета распределения поля в телах, состоящих из материалов с различными свойствами, простоте аппроксимации сложных криволинейных областей модели, возможностей необходимого измельчения сетки в областях повышенных градиентов поля и учета граничных условий различного типа.

Применение пакетов программ COSMOS, ANSYS и др., в которых используется МКЭ для решения полевых задач, позволяет решать задачу распределения поля с реальной геометрией магнитопровода, с учетом нелинейных характеристик материалов статора и ротора.

Кроме того, применение численных расчетов позволяет существенно сократить время, требуемое для проектирования и поиска оптимальных вариантов конструкции, позволяет осуществлять электромагнитный и механический расчеты. Численные методы незаменимы при моделировании новых типов электрических машин и особенно при применении новых материалов, позволяя осуществить быстрое решение при переборе вариантов материалов с различными свойствами. Численное моделирование позволяет в конкретных случаях эффективно, без проведения дорогостоящего натурного эксперимента, определить требуемые исследуемые параметры.

Модель двигателя с массивным ротором для анализа электромагнитного поля машины численными методами построена на базе конструкции асинхронного короткозамкнутого двигателя, ротор которого был заменен на массивный. Исследовано влияние свойств материала массивного ротора на его рабочие характеристики.

Выполнены экспериментальные работы для определения реальных характеристик асинхронного двигателя с массивным ротором, изготовленным из материала с применением нанотехнологий.

Результаты численного моделирования сопоставлены с результатами экспериментальных исследований и произведена оценка полученных данных.

Научная новизна заключается в результатах поисковых исследований асинхронных машин с ротором, выполненным с применением нанотехнологий. При исследованиях использован новый подход к определению характеристик асинхронной машины с массивным ротором на основе решения уравнений электромагнитного поля без традиционно

15 применяемых упрощений (с учетом реальной геометрии магнитопровода машины, нелинейности характеристик материалов). Исследованы различные варианты конструкции асинхронной машины при использовании материалов с различными свойствами.

Впервые проведены численные и экспериментальные исследования асинхронного двигателя с массивным ротором, выполненным из материала с применением нанотехнологий.

Достоверность полученных расчетных результатов, выводов и рекомендаций обеспечивается строгостью используемого математического аппарата, использованием теоретически обоснованного современного численного метода - МКЭ, сопоставлением полученных численных решений с данными экспериментальных исследований. Защищаемые автором положения диссертационной работы апробированы на международных и отечественных конференциях и семинарах специалистов, а также в публикациях.

Практическая ценность и внедрение результатов работы

Обоснована возможность создания модификации асинхронных машин с массивным ротором на основе применения новых нанокомпозитных материалов, обеспечивающих требуемые электромагнитные и прочностные характеристики машин.

Результаты теоретических разработок определения локальных и интегральных характеристик электромагнитного поля, рациональных электромагнитных и механических свойств материала ротора имеют практическое значение и направлены на усовершенствование характеристик асинхронного двигателя путем моделирования свойств материала ротора.

Выполнены расчетные и экспериментальные исследования опытного асинхронного двигателя с массивным ротором, выполненным из материала с повышенным содержанием кремния, полученным с применением нанотехнологий.

Работа выполнялась по требованиям заказчика и совместно с заказчиком при привлечении технологов ЗАО "ЭКОС".

Научно-инженерным центром "Керамические тепловые двигатели им. А. М. Бойко" разрабатывается микроустановка с газовой турбиной нового поколения на базе керамических материалов мощностью 200 Вт, с частотой вращения 500 ООО об/мин. Теоретически обоснована принципиальная возможность достижения мощности микротурбогенератора порядка 100 Вт в заданных габаритах при прогнозируемых электромагнитных свойствах металлокерамического массивного ротора. Высокие окружные скорости ограничивают для данного материала величину диаметра ротора. При требуемой мощности это приводит либо к необходимости повышения удельных электромагнитных нагрузок (линейной нагрузки, магнитной индукции, плотности тока), либо к увеличению диаметра ротора при применении более прочного материала ротора, что возможно при использовании нанокомпозитного материала.

Исследования проводились в рамках выполнения проектов: гранта РФФИ № 04-02017005 "Теоретические исследования по обоснованию возможности создания нового типа сверхбыстроходных электромеханических преобразователей энергии", гранта № 05-02-08235 ОФИ-а " Исследования по созданию нового типа электромеханического преобразователя энергии на основе использования новых материалов с заданным комплексом механических и электромагнитных свойств, созданных с помощью нанотехнологий", выполнения инициативного проекта научной Программы 2004-2005г. Санкт-Петербургского Научного Центра "Разработка принципиально нового типа электромеханического преобразователя энергии с использованием нанотехнологий."

На основании сравнительного анализа данных численного и натурного эксперимента разработаны рекомендации по требуемым электромагнитным и механическим свойствам материала ротора для получения новых образцов материалов и изготовления из них массивных роторов асинхронных машин.

Апробация работы

Результаты исследований докладывались на V международной конференции "Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловед ение"( Алушта, 22-26 сентября 2003 г.), на международной конференции "Nanoparticles, Nanostructures & Nanocomposites" (Санкт-Петербург, 5-7- июля 2004г.), на международных конференциях Северо-западной секции IEEE Chapters (Санкт-Петербург 2003г.,2004г., 2005г.), на первой международной научно-практической конференции "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности" (30.05-02.06 2005г. Санкт- Петербург), на секции "Электромеханики и автоматики " Дома Ученых "Новые материалы - основа развития современного электромашиностроения ". (Санкт Петербург, 25 ноября 2004г.).

Результаты численных исследований магнитного поля и напряженно-деформированного состояния роторов быстроходных машин использовались для подготовки материалов к конференциям: "Математическое моделирование в механике сплошных сред" (Санкт-Петербург, 2001), II международной конференции "Современная энергетика - основа экономического развития". (Санкт-Петербург 09.04.03., РЭСТЭК, 2003), международной конференции "Возобновляемая энергетика-2003. Состояние, проблемы, перспективы" (Санкт-Петербург, 4-6 октября 2003г.).

По тематике исследований опубликовано 12 печатных работ, включая тезисы докладов в трудах международных конференций, 9 статей, в том числе в журналах "Известия РАН. Энергетика", "Электротехника", "Тяжелое машиностроение", " Энергия: экономика, техника, экология ", в сборнике "Проблемы создания и эксплуатации новых типов электроэнергетического оборудования", выпуск 4 (2002г.), выпуск 5, (2003), выпуск 6 (2004г.).

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 118 страницах машинописного текста, иллюстрируется рисунками (34), таблицами (15) и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 90 наименований и Приложения.

Выводы

Впервые экспериментально исследована асинхронная машина с ротором, изготовленным с применением наноматериалов.

Для опытного образца использована асинхронная машина с короткозамкнутым ротором. Сравнение характеристик асинхронной машины с короткозамкнутым ротором и с массивным ротором основано на принятии в качестве исходного условия идентичности статоров сравниваемых машин, а также значений параметров обмоток статора.

Результаты, полученные по параметрам, определенным из экспериментальных исследований, с достаточной точностью совпадают с результатами решения полевой задачи численными методами. Это позволяет применять численные методы расчета распределения электромагнитного поля для многовариантных расчетов при выборе материалов ротора, обеспечивающих требуемые характеристики проектируемых машин.

Полученные по результатам опытов параметры соответствуют параметрам ротора, определенным из распределения магнитного поля через глубину проникновения поля в массивный ротор при решении плоскопараллельной задачи.

Получен диапазон соотношения свойств материала ротора, определяющий параметры ротора, при которых достигается полученный по опытным данным момент: р =( 70-80 )-10"8, ц= (20-40)- цо; р =( 40-60 )-10'8, ц= (30-60).цо; р =( 20-30 ) 10 8, ц= (50-90)- Цо.

Определены возможности влияния на значение момента варьирования свойств материала ротора и, как следствие, возможности моделирования материалов с заданными свойствами.

Особая актуальность моделирования материалов с рациональными электромагнитными свойствами связана с необходимостью разработки легких и проводящих материалов для роторов высокооборотных машин специальных типов.

Погрешность при сопоставлении характеристик, построенных по расчетным и опытным данным, находится в пределах 9%.

Параметры, определенные по опытам холостого хода и короткого замыкания являются приближенными, так как существуют искажающие факторы, которые при их расчете не могут быть строго учтены: -вытеснение тока в роторе при пуске;

-насыщение путей потоков рассеяния при токах, соответствующих максимальному вращающему моменту и пуску двигателя; -нелинейность характеристики намагничивания стали, вследствие чего в электродвигателях с насыщенными путями главного магнитного потока расчетный ток холостого хода меньше опытного тока холостого хода.

Невысокие магнитные показатели материала ротора связаны с состоянием нового материала, который не подвергался обработкам. Для улучшения свойств материала предполагается поэтапное изменение его состояния с помощью термообработки; пластической обработки; термообработки на выращивание кристаллов; нанесения материала с высокой проводимостью на торцы массивного ротора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работа направлена на создание научных основ разработки новых модификаций конструкций асинхронных машин специальных типов на основе развития применения численных методов расчета электромагнитного поля.

Исследования проводились применительно к асинхронным двигателям с массивным ротором, при этом полученные результаты и разработанные подходы могут быть распространены на любой тип электромеханических преобразователей.

На основании результатов моделирования электромагнитного поля и решения полевой задачи численными методами исследовано влияние свойств материала ротора - магнитной проницаемости и удельного электрического сопротивления на механическую характеристику двигателя. Исследовано напряженно- деформированное состояние ротора и резервы увеличение частоты вращения за счет уменьшения плотности и увеличения прочности материала ротора. Проанализирована зависимость предельно возможного диаметра ротора от частоты вращения и предельных значений прочностных характеристик материалов ротора.

К числу наиболее существенных относятся следующие результаты:

1. Выполнены поисковые исследования, в результате которых выявлены возможности влияния на характеристики и параметры асинхронных машин путем применения наноструктурных материалов в конструкции машин.

2. Проведен анализ характеристик асинхронных машин с различными материалами массивного ротора численным методом. Разработан на основе МКЭ способ определения возможных и желательных электрофизических свойств материалов, выполняемых с наноструктурными элементами, для обеспечения требуемых параметров специальных типов асинхронных машин.

3. Исследованы зависимости предельно допустимых размеров диаметра ротора от частоты вращения и прочностных свойств материала.

4. Создан и испытан опытный образец асинхронной машины с ротором, содержащим наноструктурные элементы.

5. Результаты проведенных в работе теоретических и экспериментальных исследований обосновывают перспективность применения материалов, полученных с использованием нанотехнологий, и намечают направления совершенствования свойств новых материалов, для формирования требуемых параметров и характеристик проектируемых электрических машин.

1. Ангст, Г. Многофазный асинхронный двигатель с массивным ротором. Энергетические системы и электротехническое оборудование (пер. с англ.) / Г. Ангст. М.: Госэнергоиздат, 1962.

2. Артемьев, Б.А. Обобщенная теория электрической машины со сплошным ротором/ Б.А. Артемьев. Д.: Изд-во Ленингр. Ун-та, 1985. - 188 с.

3. Березовский, A.A. Потери от вихревых токов в нелинейных ферромагнитных телах / A.A. Березовский, Л.П. Нижник, А.Н. Кравченко / Электромагниты и полупроводниковые устройства преобразовательной техники. "Наукова думка", Киев, 1966.

4. Специальные электрические машины: (Источники и преобразователи энергии): учеб. пособие для вузов/А.И. Бертинов, Д.А. Бут, С.Р. Мизюрин и др.; Под ред. А.И. Бертинова.- М., Энергоиздат, 1982.- 552 с.

5. Блехман, И.И. Механика и прикладная математика: Логика и особенности приложений математики/И.И. Блехман, А.Д Мышкис, Я.Г. Пановко -2-е изд., испр. и доп.-М.: Наука. Гл ред. физ.-мат. Лит, 1990. 360с.

6. Брускин, В.А. и др. Электрические машины и микромашины. Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Высш. Школа, 1981. 432 с.

7. Брынский, Е.А. Электромагнитные поля в электрических машинах / Е.А. Брынский, Я.Б. Данилевич, В.И. Яковлев-Л.: Энергия, 1979. 176 с.

8. Веников, В.А. О моделировании / В.А. Веников М. "Знание", 1974. - 64 с.

9. Веников, В.А. Взаимоотношения натурного и модельного эксперимента о математического моделирования и счетной техники при расчетах режимовэлектрических систем / В.А. Веников М. - 1960.

10. Видеман, Е. Конструкции электрических машин / Е. Видеман, В. Келленбергер. Сокр. пер. с нем.; под ред. Б.Н. Красовского. -JL: Энергия, 1972. -С. 293.

11. Волъдек, А.И. Электрические машины / А.И Вольдек JI.: Энергия, 1977. -840 с.

12. Голландцев, Ю. А. Вентильные индукторно реактивные двигателя / Ю.А Голландцев- СПб.: ГНЦ-ЦНИИ "Электроприбор", 2003. - 148с.

13. Гольдберг, ОД. Проектирование электрических машин / О.Д. Гольдберг, Я.С. Турин, И.С. Свириденко: Учеб. Для вузов/ под ред. О.Д. Гольдберга. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 2001. - 430 с. ил.

14. Губин, С.П. Магнитные наночастицы: методы получения, строение и свойства/ С.П. Губин, Ю.А. Кокшаров, Г.Б. Хомутов, Г.Ю. Юрков // Успехи химии 74 (6) 2005 г.

15. Данилевич, Я.Б. Электромагнитное поле и потери в массивном роторе с короткозамкнутой обмоткой электрической машины переменного тока/Я.Б. Данилевич, C.B. Поклонов // Техническая электродинамика, 1983, №4.1. С. 41-46.

16. Дегтярева, E.JJ. Исследование механических характеристик электрической машины с массивным ферромагнитным ротором / E.JL Дегтярева, JI.A Потапов //Изв. вузов. Электромеханика, 1998, №2.

17. Демирчян, К.С. Моделирование магнитных полей / К.С. Демирчян JL: Энергия, 1974.

18. Демирчян, К.С. Поверхностный эффект в электроэнергетических устройствах / К.С. Демирчян, В.Н. Воронин, И.Ф. Кузнецов Л.: Наука, 1983.

19. Демирчян, К.С. Машинные расчеты электромагнитных полей: Учебное пособие для электротехн. и энрг. спец вузов/ К.С. Демирчян, В.Л. Чечурин• М.: Высш. шк., 1986. 240 с.

20. Epstein, А.Н. etc. Power mems and microengines// International conference on solid-state sensors and Actuators. Chicago. June 16-19, 1997. pp 753-756.

21. Жерихин, И.П. Расчет асинхронных двигателей. Пособие по курсовому проектированию/ И.П. Жерихин, И.Т. Талышинский. Ленинград, 1958.-130с.

22. Захаренко, А.Б. Исследование асинхронных двигателей с массивными ферромагнитными элементами методом передаточных функций. Автореферат дис. канд. техн. наук. -М.: МЭИ, 1998.

23. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О.Зенкевич. М.: Мир, 1975.-541 с.

24. Зенкевич, О. Конечные элементы и аппроксимация/ О.Зенкевич, К. Морган. М.: Мир, 1986.-318 с.

25. Иванов-Смоленский, A.B. Электромагнитные поля и процессы в электрических машинах и их физическое моделирование/ A.B. Иванов-Смоленский.-М.: Энергия, 1969.-304 с.

26. Иванов-Смоленский, A.B. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах / A.B. Иванов-Смоленский. М.: Высш. шк., 1989.-312 с.

27. Казовский, Е.Я. Исследование электромагнитных полей, параметров и• потерь в мощных электрических машинах / Е.Я. Казовский, Я.Б. Данилевич. -Л.: Наука, 1966.-216 с.

28. Казовский, Е.Я. Анормальные режимы работы крупных синхронных машин / Е.Я. Казовский, Я.Б. Данилевич, Э.Г. Кашарский, Г.В. Рубисов. Изд-во "Наука", Лен. отд., Л., 1968.- 429 с.

29. Каплун, А.Б. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство / А.Б. Каплун, Е.М. Морозов, М.А. Олферьева. М.: Едиториал УРСС, 2003.-272 с.

30. Кац, A.M. Теория упругости / A.M. Кац М.: Госиздат технико- теоретическ. лит., 1956.-207 с.

31. Кашарский, Э.Г. Специальные вопросы расчета и исследования синхронных машин с массивным ротором / Э.Г. Кашарский М.-Л., АН СССР Изд. "Наука", 1965. - 103 с.

32. Кашарский, Э.Г. Потери и нагрев в массивных роторах синхронных машин / Э.Г. Кашарский, Н.Б. Чемоданова, A.C. Шапиро. Изд. " Наука", Ленингр. отд., 1968.- 198 с.

33. Копылов, И.П. Математическое моделирование электрических машин: учебное пособие для студ., обуч. по спец. "Электромеханика" /- И.П. Копылов -М.: Высш. школа, 1994. 318 с.

34. Копылов, И.П. Электрические машины: Учеб. Для вузов/И.П. Копылов. -4-е изд., испр. М.: Высш. шк., 2004. - 607 с.

35. Проектирование электрических машин: учеб. пособие для вузов/И.П. Копылов, Ф.А. Горяинов, Б.К. Клоков и др.; под ред. И.П. Копылова.- М.: Энергия, 1980.- 496 с.

36. Костенко, М.П. Электрические машины. Ч. 2. Машины переменного тока. Учебник для студентов высших техн. учебн. Заведений/М.П. Костенко, Л.М. Пиотровский.- Изд.З-е, перераб. Л., "Энергия", 1973. - 648с.

37. Кручинина, И.Ю. Новые материалы для совершенствования характеристик современных электрических машин. / И.Ю. Кручинина // Проблемы создания и эксплуатации новых типов электроэнергетического оборудования / ОЭЭП РАН, СПб. 2004. - Вып. 6. - С. 110-120.

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

39. Купалян, С.Д. Теоретические основы электротехники, ч. 3, Электромагнитное поле / С.Д. Купалян .М.: 1970. -248 с.

40. Куцевалов, В.М. Асинхронная машина с массивным ротором. Изд. АН Латв. ССр., Рига, 1965,- 187 с.

41. Куцевалов, В.М. Сравнительные свойства асинхронной машины с массивным ротором / Э.Г. Кашарский // Доклад на научно-технической конференции по бесконтактным электрическим машинам. Изд. АН Латв. ССР, Рига, 1961.

42. Лютер, P.A. Асинхронные моменты вращения машины с массивным ротором и немагнитным бандажом/ P.A. Лютер, Н.Я. Самойлович, В.В. Коган // Сб. Электросила, Госэнергоиздат ,1965 г. №24. -С. 16.

43. Мартынов, В.А. Современные модели и методы расчета нелинейных электромеханических устройств / В.А. Мартынов Иваново, 2000.-140 с.

44. Милях, А.Н. Принцип взаимности и обратимость явлений в электротехнике / А.Н. Милях, А.К. Шидловский. Киев "Наукова думка", 1967. - 328 с.

45. Могильников, B.C. Асинхронные двигатели с двухслойным ротором и их применение/ B.C. Могильников, A.M. Олейников, А.Н. Стрельников.- М.: Энергоатомиздат, 1983. -120 с.

46. Математическое моделирование процессов в нанотехнологиях и структурах // Труды научн. семинара. М.: МИФИ,2001. -116 с.

47. Моделирование электромагнитных полей в электротехнических устройствах. /Под редакцией д.т.н. Степанова А., Сикоры Р. Киев "Тэхника", Щецин. 1990.

48. Нанотехнологии в ближайшем десятилетии. Прогноз направлений исследований, пер. с англ. Д. Кокс, С.Т. Пикро. Энергетика и химическая промышленность. М. : Мир, 2002. -С. 172-191.

49. Нейман, JI.P. Поверхностный эффект в ферромагнитных телах / JI.P. Нейман. ГЭИ, М.-Л., 1949.

50. Нейман, JI.P. Теоретические основы электротехники / Л.Р. Нейман, К.С Демирчян. М.-Л.: "Энергия", 1966. - т. II-,- 407 с.

51. Партон, В.З. Механика разрушения: От теории к практике / В.З. Партон -М.: Наука. Гл ред. Физ.-мат. Лит., 1990. 240 с.

52. Потапов, JI.A. Численно-аналитический метод расчета асинхронного двигателя с массивным ротором / Л.А. Потапов, В.П. Маклаков. // Электричество, 2002, №8. С. 26-32.

53. Постников, И.М. К расчету параметров массивного гладкого ротора / И.М. Постников, В.Н. Асанбаев // Проблемы технической электродинамики, выпуск 44. Исследования новых типов генераторов переменного тока. Изд-во "Наукова думка". Киев. 1973.-С. 7-11.

54. Поклонов, C.B. Распределение электромагнитного поля, токов и потерь в массивном короткозамкнутом роторе / C.B. Поклонов /Исследование турбо- и гидрогенераторов большой мощности. "Наука", Лен. Отд. Л., 1977.-С. 152-157.

55. Рале, В.В. Экспериментальны е исследования параметров асинхронной машины с ферромагнитным ротором / В.В. Рале, A.A. Пыжов, В.И. Постников, Л.Б. Остапчук. // Проблемы технической электродинамики, выпуск 44.

56. Исследования новых типов генераторов переменного тока. Изд-во "Наукова думка ", Киев.-1973. -С. 19-22.

57. Силы, С. Электромеханическое преобразование энергии / С. Сили Пер. с англ., М., "Энергия", 1968. - 376с.

58. Сегерлинд, Л. Применение метода конечных элементов / Л. Сегерлинд- М.: Мир, 1979.-392 с.

59. Соболев, А.Н. и др. Физические эффекты в нанотехнологиях: учебное пособие/ А.Н. Соболев и др. : Йошкар-Ола: МарГТУ, 2000. 184 с.

60. Инкин, А.И. Электромагнитные поля и параметры электрических машин: учебное пособие / А.И. Инкин- Новосибирск: ООО " Издательство ЮКЭА", 2002. -464 с.

61. Фейнман, Р. Фейнмановские лекции по физике. Электричество и магнетизм / Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сендс. М.: Изд-во "Мир", 1977.- 300 с.

62. Шенфер, К.И. Асинхронные машины. Том III / К.И. Шенфер. -Государственное издательство. Москва, Ленинград, 1929. -458 с.

63. Hindmarsh, J. Electrical machines and their applications / J. Hindmarsh 1977. -655 p.

64. White, D. C. Electromechanical energy conversion/ D. C. White, H. H. Woodson. New York. John Wiley & Sons. INC. 1959. 646 p.

65. Spooner, E. Solid -Rotor Axial- Flux Motors for Very High-Speed Drivers / E. Spooner, J.R. Bumby. // ICEM 2004 proceedings, Cracow. Book of digests. 16th International Conference on Electrical Machines, 2004. Voll-,-P. 147.

66. Gerling, D. Comparison of Different Calculation Methods for the Induction

67. Motor with Multilayer Rotor Structure/ D. Gerling, G. Dajaku // ICEM 2004• thproceedings, Cracow. Book of digests. 16 International Conference on Electrical Machines, 2004, -Voll-.- P. 433.

68. Научный отчет о выполнении работ по Договору №2/Д от 11.10.2004г. Изготовление опытного образца ротора электродвигателя путем создания новых материалов с заданными характеристиками активной зоны // "ЗАО "ЭКОС", СПб, 2005.- 19 с.

69. Кияткин, Р.П. Построение схемных моделей для электромагнитных расчетов токоведущих систем, экранов и волноводов. Автореферат дис. докт. техн. наук. СПб.: СПбГПУ, 2005.

70. Коган, В.В. Исследование электромагнитных параметров и рабочих характеристик быстроходных асинхронных двигателей с массивным ротором. Автореферат дис. канд. техн. наук. JL: ВНИИэлектромаш, 1975.

71. Отчет о НИР НТП 03/05 Микроэлектрогенератор на основе интеграции с приводом — микрогазотурбинным двигателем. Материаловедческие аспекты // ООО "Научно-инженерный центр "Керамические тепловые двигатели им. A.M. Бойко". СПб, 2005.-22 с.

72. Пиотровский, JIM. Испытание электрических машин. 4.2. Трансформаторы и асинхронные машины/ JI.M. Пиотровский, С.Б. Васютинский, Е.Д. Несговорова. М.: Госэнергоиздат, I960,- 290 с.

73. Постников, И.М. Проектирование электрических машин / И.М. Постников. -Государственное Издательство технической литературы УССР. Киев, 1952. -736 с.