автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Трехфункциональный односторонний линейный индукторный двигатель

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

р {¡Нфвоче^ч&сский государственный технический университет

На правах рукописи РЕДНОВ Федор Александрович

УДК 621.333.323.3.043

ТРЕХФУНКЦИОНАЛЬКЫЙ ОДНОСТОРОННИЙ ЛИНЕЙНЫЙ

ИНДУКТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Специальность: 0-5.09.01 — Электрические машины

А в т о р е ф с р а т

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

НОВОЧЕРКАССК 1993

Работа выполнена па кафедре «Электромеханика» Новочеркасского государственного технического университета

Научный руководитель — доктор технических наук профессор Е. М. Синельников.

Научный руководитель — кандидат технических наук, доцент

Л. Ф. Коломейцев.

Официальные оппоненты — доктор технических наук профессор Е. В. Кононенко; —кандидат технических наук, доцент Г. К. Птах.

Ведущая организация — Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электровозостроения

Защита состоится 14 октября 1993 г. в 13 часов в ауд. 107 гл. корпуса на. заседании специализированного Совета Д.063.30.01 в Новочеркасском государственном техническом университете по адресу: 346430, г. Новочеркасск, ГСП-1 Ростовской обл., ул. Просвещения, 132, НГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГТУ.

Автореферат разослан « £5 » аДъул^х 1993 г.

Отзыв в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять по указанному адресу.

Ученый секретарь специализированного Совета Д. 063.30.01, к. т, н., доцент

А. Н. Золотарев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Н диссертации рассмотрены вопросы проектирования одностороннего линейного индукторного двигателя (ОЛИД), совмедащего функции привода, электромагнитного подвеса и поперечной стабилизации экипажа ТЭМП (транспорта с электромагнитным подвесом).

Актуальность тема. Вурчое рззгтгттте современны:: транспортных коммуникаций привело ь настоящее время к обострежю окологи-ческлх лроблем, особенно в крупных городах. В первую очередь гто относится к загрязнению воздушного Ояяоейкя гц-логнп"".: гпзал: ои1иис/0)ц;.1. ДлльнмЯп.""'» рва^нтие крутгтнгтг ттрсмцп-'лсогццх цснтрсз, появление городов-саттелитов сопровождается резким ростом потребности в транспортных сообщениях. Решение этой проблемы путем расширения традиционных, транспортных систем (строительство новых железнодорожных путей, автомагистралей" и аэропортов) связано с отчуждением больших земельных территория, увеличением потребления нефти, возрастанием экологической нагрузки на окружающую среду значительных траиспсрншх потокоь. Поеному, в- настоящее Бр^мя появилась потребность в создании принципиально овей транспортной систем! для городского к пригородного оообцонии. В этом . качестве может бить применен трэнспсрт о але.чтромагкитннм по две-низанием и бесконтактным линейным глекгсодзи'гг;телем.

Главное преимущество ТЭКГГ по сравнению с традиционными видами -городского и пригородного транспорта - экологическая чистота. Он практически бесиумсн и не загрязняет окружающую среду. Эстакадное исполнение трассы Тс.\Я погзоляьт избежать пересечения на одном уровне с другими транспортными коммуникациями, что повышает безопасность движения; обеспечивает сохранность природа и ландшафта; исключает зависимость транспортных сообщений от погодных, условий. К другим достоинствам ТЭМП следует отнести достаточно высокую скорость движения и значительную провозную спо-' собность.

Главным элементом в системе привода окштажа ТЭМП является линейный електродвигатель (ДД). Именно он определяет такие параметры, как уровень потребления электроэнергии, компоновочные свойства мшааа, структуру путевой части и, в конечном итоге,, затраты на сооружение и эксплуатацию транспортной системы ТЭШ.

- • " • --- 2 , ■...... "

Существует несколько типов линейных двигателей, пригодных для целей привода в дьиженяе -.транспортных средств с ЭШ. Они отличаются друг от друга принципом ' действия (асшхрояиыЯ,' синхронный, двигатель постоянного тока),, конетруктивным исполнением (дшнностаторный, короткостаторный, двухсторонний, односторонний),' функциональным назначением (чисто тягозый вариант'двигателя, двигатель с совмещением силовых фукнкций).

Сравнение технкко-&коно1.мчес1гах показателей указанных типов ДЦ показывает окономическуд'целесообразность применения в качестве тягового двигателя макакэ ТЭШ тре::фущо:у2окглького одностороннего линейного индукторного двигателя' с совмещением силовик функций привода, электромагнитного подвешивания и стабилизация вкипая:а в поперечном направлена. Этот двигатель обеспечизаот высокке енергетичесюте показатели, имеет хороггаэ компояовочше и массогабариткые характеристики.

В связи с отмечеккг/., особую актуальность приобретает создание расчетного обеспечения для проектирования трехфунхциональ-кого ОЛКД.

Целью настоящей работы являетоя разработка математические моделей, алгоритмов к программ поверочного электромагнитного и оптимизационного расчетов треяфункдаонзльного ОЛИД, выработка рекомендаций по проектированию, создание макетного образца двк- . гателя, его экспериментальные исследования.

Для достижения указанно.* цели в работе поставлены решены следующие задсчл исследования;

1. Разработан метод електро^агнитного. расчета трехфункцко--налыгого ОЛВД. " ... *

2. Созданы .математические подели, алгоритмы и программа для расчета поперечных сил.

3. Разработано математическое обеспечение для определения взаимовлияния силовых функций.

4.. Составлен елгорити.и отложена программа расчета стацис-нпршх плоекзпнр&ллельных ыагжтшгх полей методой коночных елэ-УйУТОВ.

Постйг-лзка к реаеаз задача остгадгзоциота'.ого проектирования ОГлЕ.

в. Выработаны рексые5£да:щи по выбору олектромзгнпТкых наг-

• э - .. ...

рузок и геометрии активных частей машины.

7. Создан к испытан макетный образец трехфункциональнсго ОЛгЩ для многоточечного-лянйЯного-стенда "ВЭлгГИГ.-

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы расчета иагнитных полей, методы нелинейного программировали к основные положения теории электрических машин. Экспериментальные исследования арокдажсь на натурное образцах трехфункционалъного СЛКЦ о измерением основных блектрзмагкктных параметров.

Наупиая ноьцзка работы заключается в следующем:

1. Создан "^год ^..¿¿»¿домочаль-ззго CJuüi. учитаяагяцкй объемный характер магнитного поля, нелинейность стальных участков магнитопровода ir особенности, связанные с совмещением силовых функций привода, электромагнитного подвешивания и поперечной стабилизации екилака. .

2. Разработаны математические модели, алгоритмы и программы для оптимизации трехфункцкональиого ОЛИЯ по четырем критериям: массе индукторов, .массе путевой структуры, индуктивному. сспро-" тавлению обмотки якоря к Klüt двигателя.'

3. Быработаны рекомендации по выбору магнитных нагрузок и. осгеометричс-слид размеров двигателя.

Реглиззпд:: результатов работа. Ргзрсбстзккое математическое

и Про rp'.-.'.М-ГС- OOeCJTü'-I-.i:.!'; ВПСДрйНО SO ВсеСОЮЗНСМ кзучно-

исс.и^дс.патсльском, Г-р-.н-ктно-кокструктерском и технологическом институте электровозостроения. С его помочь» создан натурный образец декгатвля для много точеного линейного,стакда ВЭлНИИ.

Апробация работа. Результаты работы докладывались и обсуждались 'на третьей Всесоюзной няучно-тохгпяеской конференции по ВС1ГС в 193Л г. г-, г. Новочеркасске, "на научно-техническом семинаре по перспективным исследованиям на полигоне "Мармарик-1"в 1985 г. в г. Ереване, на второй региональной конференции молодых' • ученых и специалистов УНПЭК "Электровоз" в 1984 г. в г. Новочеркасске, на X, Х1 и Х11 кон^оренгдях профессорско-преподавательского состава НГТУ в 1985, 1986, 1987 г,г., на Заседании секции ECHT научно-технического'совета' ЗЭлйКИ, на кафедре "Электромеханика" НГТУ. ...

- Л -

Публикации. По теме диссертации опубликовано В печатав: работ и получено 2 авторских .свидетельства на изобретения.

Струхгура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы - 205 страниц, включая 70 иллюстраций, список литература из 109 наименований аа 13 страницах и 29 страниц приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной темы, дака общая характеристика работа, с^хзрмулпрозаны цель и задачи исследования.

В первой главе производится обоснование выбора трехфунк-цкональяого ОЛИД в качества силовой установки экилааа TSJffi, рассматривается современное состояние вопросов проектирования униполярных ЛЯД, выбирается метод оптимизации двигателя.

Концепция ТЭМП предполагает бесконтактное пространственное ориентирование вкипгжа относительно путепровода по трем координатам: х - движение шер«д-назад; у - направление движения; z -электромагнитное подвешивание. В рааних разработках каздув функцию исполнял отделышй силовой модуль еккпажа, БзаюйгдеЛстзувдиС с отдельной ответной частью пути. Такое построение силовой установки уе.яол:няэт и удорожает транспорт?:/» систему. С целью снжке-к>'я затрат на сооружение и эксплуатацию TSi-ffi з публикациях после днопого времени рассматриваются. варианты даухфужцноналышх силовых модулей (елекгроматнятзцй подвес -г тягг. либо подвес + полеречнчя .

3 диссертационной работе предлагается вариант трохфункцио-налънего ежового модуля на базе С.ЩЦ.

Его применение максимально упрощает хомпэкоЕку вкипагп; и сш'асйэт затрзтп на сооружение путепровода'. Силовое взаимодействие по всем трем ксор^цпнпг&м осуществляется относительно одноП ответно:! 4a;:v;:. ?ябстая по принципу аддукторного двигателя ОЛИЦ кмслг ri:cc.-r^e екергетичесхле показатели. Путевая часть дшсатол; - пассивная (ten обмоток).

> етроХстго трехфдталгпозальиого ОЛМЛ показало не рис. 1.

Трехфункционалышй односторонний линейный индуктор:п;й двигатель ОЛИД-42рм

1 - путевей элемент; 2 - осмотка поперечной стабилизации (ОПС); 3 - обмотка якоря (ОЯ); 4 - обмотка возбуждения (ОВ); 5 - чагнитоирпсвод индуктора.

рис. 1.

. . - б -

Усилие электромагнитного . подвешивания создается потоком возбузвдения. Тяговое усилие появляется при" взаимодействии бегущего поля МДС СЯ с переменной составляющей потека возбуждения. При поперечном смещении индуктора относительно путезого элемента возникает реактивная боковая сила, которая.направляет движение экипажа. Обмотка поперечной стабилизации демпфирует колебания экипажа в поперечном направлении.

Следует сказать, что совмещение силовых функций существенно осложняет задачу проектирования ОЛИД. Являясь объектом управления одновременно для трех САУ, кроме заданных тяговых свойств, двигатель должон обеспечивать требуете характеристики по подвесу и поперечной стабилизации, что предполагает проведение расчетов подъемных л поперечных сил на этада' проектирования. Трехкоор-динзтноа силовое -взаимодействие относительно одного вторичного элемента ведет к взаимов лкякиго силовых функций друг на друга. В отличие от раздельных систем подвеса-привода-стабилизации, когда силовое воздействие одного модуля на другой мояи отнести к механическим внешним факторам, з случае треж£унхцнонального ОЛИД происходит внутреннее ■взаимодействие на полевом уровне.

Кроме того, при проектировании трехфунхционглького ОЛИД несводимо учитывать дополнительною потоки рассеяния магнитопро-водэ, обусловленные условиями его применения. Tait, увеличенный до 1е целях безопасности электромагнитного подвоса, воздушный зазор, изменяет характер магнитного поля машин:*. Оно приобретает явно объемный характер, существенно возрастает доля потоков pteсеяния. Паз СПС, ь твкзе расцепление стеркией индук-v'opa нрдвое - особенности конструкцией оЛАД, связанные с- исполнением чу:п-сцки поперечной стабилизации! - Мзмеаявг характер магнит- . ¡■того поля-в воздуидюи зазорз.

Указанные, обстоятельства не позволяют приманить при прсек-гпроэанд: ОЛ'Л трьдицкеннце методики расчета индукторных маенн ^ч'йча.-легосл исполнения. Поэтому .в лэрвой главе ставится задача ^х^цуил 1:егода елекгромягкитного расчета трехфункциокального С.Г.!Л, ък.ъчак^аго s себя методики поверочного олектромаподаюго к огггмциззшгоинэго рзСЧЭГОо.

С г-юр литературы га о:тог^2зации електричесюис ыавин геказы--«fот, что оти задала: обладают повязанной сложность». 5то связа-

но, главным образом., с наличием больного количества ограничений, что существенно затрудняет процесс поиска оптимального варианта.

• — Вторая" глзпа " по'ев.геена создай?.» метода поверочного электромагнитного расчета трехфуккцисналького СЛИЛ- В ней рассмотрены вопросы расчета магнитной системы двигателя»''подъемных характеристик, ЕДС к i'-ндуктивыого сопротивления обмотки якоря, а такке расчет ;:c.i¡ep¡sчных сил. • ' -

Как было сказано выше, магнитное пол»; трзхфуякцконального имеет слогашй объемний характер. 2го расчет прямыми методами затруднен. Поэтому в работе принят подход, яспользушпгий ре-^v^t^"" pi"'^?" u muí н4?<ного толя в трех

оазовых сечениях: в поперечном сечении по путевому элементу; а поперечном сечении в мекэлементном пространстве; в продольном сечении по стер«ню индуктора. Расчет выполнялся с помощью разработанной автором программы. МКЭ., По результатам решения полевых задач в указанных сечениях, при допущении о ненасыщенности стальных участков магнитной системы для различных. соотношений геометрических размеров были накоплены специальные массивы проводи-мосте" рассеяния, которые затем кспользоиатась при расчете магнит ных потоков и индукций в различных сечеиилх магнитспровода.

Полученный набор прозогимоотей достаточно полно и точно учитывает потоки рассеяния СЛКД. Как показал рксперкмент, погрешность в определении магнитных потокоз л индукций не превышает ОЙ. •

Исполнение двигателем функции поперечной стабилизации сопровождается поперечными перемещениями индуктора относительно. путевой структуры. При этом ■ проводимость, воздусного зазора и величина'подьемнс.--о усилия'изменяются. Закон изменения указанных величин для каждого из зубцов поперечной стабилизации покз?ан на рис. 2 и Э соответственно. С их помощью можно определить подъемное усилие двигателя в смещенном состоянии:

. J Лг>**ге&у> * г/ ' '■■ ■

¿■МО о 6 .

Здесь: Ау - поперечное смещение; ■••

s - площадь путевого элемента по воздушному зазору; •

в& - магнитная индукция в воздушном зазоре;

st, sz - коэффициенты изменения площади подвеса при-

поперечном смешении.

о.е. 1

О.в 0.6 0.4 0.2

(«1) О («2)

3 о.в.

О

2 : Ду/Ьс: .

Рис. 2.

о.е.

■Рис. з.

Расчет ЭДС и хв сводятся к определению потока взаимо- и самоиндукции обмотки якоря при различных положениях путевого елемента над индуктором. Как показал вксперкмект, распределение мгновенных значений потокосцепления в пределах 360 ал. град, близко к синусоидальному. Максимальное значение имеет амплитуда второй гармоники, ео и ока не превышает 1СЯ от 1-й. Допущение о синусоидальности потокосцепления позволяет' выполнять расчет по • первой гармонике по величине, максимального Сиакс и минимального Счич потоков витка обмотки якоря с учетом изменения Смаке при поперечном смещении. -

Поток Омакс .расчитывается при расположении зубца якоря под путевым олементом. Поток Спин-при расположении зубца якоря б «ехелементном пространстве..

Сднлке-СшС-Ду^адСАу^ - Сцн<й

Здесь: - обмоточный

/ - частота гыт&есйго аапряггакпя; иа - чпело китг-зв £огы якоря;

Сэс«к; и Самим - максимальное и минимальное значегаг потока взаимоиндукции одного витка обмотки якоря;

<3а«1кс и Фамин - максимальное и минимальнее •значения потока самого.»индукции одного витка обмотки якоря.

И 2 Ш - коэффициенты язмэпения ПРОВОДИМОСТИ зубцов

поперечной стабилизация при поперечном смещении (см. рис. 2).

Сравнение рзегапзкх' и экспериментальных данных показало, что погрешности определения подъемного усилия не превышают .ЭДС и хе - 6% и 856 соответственно.

Расчет поггеречг^гх - сил выполняется по разработанной авюром ■«©тодике. Она пс~~одяат определять активную и реактивную составляющие поперечного усилия, а тзкяе изменение подвесного усилия для наиболее типичной геометрии ползосянх наконечникоз ОЛИД. Таковым является прямоугольный

полюсный наконечник й центральным расположением паза ОПС (см. рис.- 1'). Это наиболее техноло-.гичная .' конструкция полисного наконечника. Креме того, он может выполняться с расшеплени-ем надвое, о наклоном боковых поверхностей, .? тэгеке без паза ОПС. Подобные модификации учтены расчетной методикой. Зависимость коадеище.нтоз, связывающих c:w.oz:иэ аезмокноети полюсного наконечника о--его гесмот ■ ричесгстл! размерами доказана на рис,. 4» , -•

о.е. 1.3

1.0

0.8 о.а

0.4 0.2

т~ 0.0

с.

С1 ' sX сг i / '

1

/ __ V«

/ ЧСЗ \ \

! !

Ъо . Ьр .'10&У " "3" ' Т ' Ъга

о

13 о.е.

4» , -- - ' Рис. 4-

Значение тгзперечното усилия может быть определено по форму-

ле з

- ~

Ду

, ЬЙ . , ЬЬ

<• П С 1 Г <J •

- сз (-5-

Ду

Здесь.: г« п г„с - относительные значения МДС' обмоток вс-з-бутддецдя rsTOpo1;®'! стабилизации соотзэтотве.'-.н,').

Чтобы определить зеличчпг;. "vnopc-cicro умыма в абсолютных одэттецах, псойаозгет полученное значение fy. умнегять на ^и (но-шгадьное подвесное усилие). '

Изменение подвесного усилия при поперечном смещении и под воздействием тока ОПС определяется из выражения:

г'. =51 • сг12~г,- Гв - Ы • Гпс+Ь» • ГпЪ+иг ■ СГв2*г-Ге • Ъх ■ Гпс+Ьг • г£с->

ы и ьг ~ коэффициенты, учитывающие перераспределение МДС оометки поперечной стабилизации между зубцами поперечной стабилизации вследствие изменения проводимости последних при поперечном смешении ь—— ; ьг= ——— .,

си+ах' ш+ог

Компенсация изменения Лг производится током возбуждения. Этот режим - поддержание неизменным подъемного усилия при любых зозмуденениях - является характерным для работы ОЛЭД.

МЛС ОВ может быть определена из выражения:

-ь

Г%'Г*с» +\Гпс~Се—и^>* •—í- , (2)

- • с!= ■ .

Как показал експеримент, погрешность определешгя поперечных сил не превышает 10$.

В третьей главе рассмотрены вопросы влияния конструктивных особенностей и условий работы ОЛВД на величину его подвесного усилия, а также вопросы'взаимовлияния силовых функций.

С точки зрения безопасности 'пассажиров главной функцией С'л:1Д следует считать обеспечение надежного електромагсштного подвеса. К конструктивным, факторам, влияющими не величину подвесного укйпия, мскно отнести зубчатость полюсной зоны ОЛВД, дискретность расположения путевых элементов. Экспериментальные исследования показали, «то изменение подвесного усилия при перемещении путевого элемента над индуктором, невелико. Для двухполюсных машин пульсации не превышают 5%, для машин с 2р=4 - 356. Применение магнитных клиньев в пазах якоря снижает пульсации на 1+2%. Изменение воздушного зазора на * 50% обратно пропорционально изменяет их величину на 1+2$. Ток'ОПС не оказывает существенного влияния на подвес, увеличивая его на 3+5% в симметричном положении и уменьшает на 5+1056 при поперечном смещении.

С целью определение степени совместного воздействия на подвесное усилие ОЛВД функций привода (характеризуется величиной-ЦДС обмотки якоря г* и углом сдвига между, током и ЭДС - >•) и поперечной стабилизации, (характеризуется величиной поперечного

смещения <V) выпакекпе (1) с учетом (2) было применено к какому .иэ зуоцой — поперечной• етвйяляззЕЁя. Подгемгзё " усилие опр- клялось и?) протяжения каждой фззнсй зочы СЯ, при допущегпси с г.глу-сокдйлъаооха звкз якоря. Поперечное смеивнтг* «чгтыЕз.тссь цивнтамн, приведелгаши на рис. 2 и 3. ¡ís-зя громоздкого вид? выражение для подъемного усилия здесь не приводятся. Ко на рис. 5 показали результаты » наполненного пс нэпу рг.счетз. г па тх.-а-заны зона О; 20 я измз-нения подъемного усилия ОЛКД-

¿??М ПОД ЕОЗДаСОХВлйвЛ i-окя ИКО-

гг- лэхй рачком смешении 15;"л.

Как гидно яг рисунка, совместное воздействие функций привода и поперечной стабилизации на подъемное ycvus&Q двигателя направлено в сторону его снкнення. Тем не менее, при определен::?" сочетаниях зоздейству iедин факторов существует чсна нулевого в.тл'кня на ггод-Поддержаку* парамегров в fT-.M интервале позволяет cíe:- о 0.Í

з::ть нлкллхо- кз подвес а повысить ЙГО •.•кэдъжаосгь. Рис. 5.

Пр;: дммгягл окипакй еоздупнпй зазор л поперечное i.'-ü^ia» дсигателя не остался дастэянякмг» Под воздействием внеснпх Факторов ош кеггре~~"о 'ггмсьллтсл в некоторск диапазоне окслс свс-ко'оашльныд значений. 5 соответствии с техзадз:г.--г:я дс^ зта&е*-кк считаются отклонения воздушного аазора ст номинального значения 1CJ.2Í з пределах ±5 мм, при одновременном поперечно;.', смог,:-кип в диапазоне £>*2Сьм. Как показала w>v<?TH«a иссл-дову-.м-л, при указанных онелсхеяпях á и Ду двигатель сохраняет озся гаосчле свойства. Степень кзтганекм его параметров не превышает (ом. рис. 5).

S четггртсй глзвз. поставлена и регекг usia'u» оптимизации

Отмечена целесообразность проведения системней оптимизации

-90

0.4 0.6 0.3 J.-

уеогф

12

в

.0*25.

0,75 150

оло юс

10 !2 и мм

- 12 "

с использованием в качестве критерия оптимальности приведенных затрат на сооружение и експлуатацию транспортной системы на базе ТЭМП. Для реализации етого варианта необходимы специально подготовленные малинные программы по всем подсистемам ТЭМП. В настоящее время комплект таких программ еще не создан. Поэтому в диссертационной роботе рассматривается(Промежуточный вариант, предусмат-риьашнй оптимизацию ОЛВД- по четырем критериям: массе индукторов на экипаже, массе путевых ' элементов на 1 м пути, синхронному индуктивному сопротивлению якоря и КПД двигателя.

Анализ конструкции- двигателя и условий его применения, с учетом требований со стороны систем подвеса И поперечной стабилизации, позволил на базе методики электромагнитного расчета соз дать математическую модель ОЛИД.

В качестве независимых переменных .в ней приняты; 1.Ширина ^ паза обмотки поперечной стабилизации ; 2. Высота паЪа обмотки поперечной стабилизации Ширина стержня индуктора в основа-,

нии ; 4. Ширина стержня индуктора по воздушному зазору ; 5. Ширина паза якоря ; 6. Высота саза якоря ; 7. Ширина окна магнито-поровода индуктора 8. Высота обмотки возбуадения ; 9- Толщина ярма индуктора ; 10. Толщина ярма путевого элемента ; 11.Длина элемента путевой структура.

Ограничениями в задаче являются: 1.Ограничен™то толщине яр«а путевого элемента (к» < 0,5); 2. Кратность ток« возбуждения в режиме всплытия (*» < 2,5); Э. Кратность тока возбуждения в режиме максимального подъемного усилия {мг < 2,5); 4. Ширина двигателя (Ьд < 0,35 ы); 5. Высота двигателя (г>а < 0,25 м); 6.

"Рис.

6.

Плотность тока з обмотке якоря (Да < 4'А/мм2); 7. Плотность тока в обмотке возбуядения (Да -с 3 А/мм1); 8. Плотность тока я обмотке поперечной 'стабилизации (Дгс<"1 ь Л/мм2); 9. Потери в обмотке Еоасуждеппя < 1250 Вт); 10. Потери а осмогке поперечной ста-бнлгзают (Рпе<2000 Вт); 11. Реактивное усилие поперечной стабилизации (fi'-> 1670 Н)

Критеризлыгсе егрзгичэнлл изменялись перебором: 12. Масса элементов путевой, структуры на 1 м пути <лэ - 70+100 xt/mj 13- Относительное иацуктинное сопротивление обмотки якоря хс < огл+о,? o.e. М- 1'ЛЦ дкцгатслл г, -> G.ái-rO.?3.

Обеспечивается тахдо выполнение ограничений tisis равенства по номинальному тяговому и подвесному усилиям к по махскмзлькой активной состазлязодей поперечного усилия.

Для опткюювцкя ОЯЙЯ использозан алгоритм, разработанный на .кафедре ^Электромеханика" Нозочеркасского государственного технического университета. Он представляет собой разновидность градиентного метода к обладает- поваленной способностью- двигаться как. вдоль crpainrreírA, тзк 2 вдоль пересяи^яяя vj. гиперповерхностей. onezca я.одкуосо.'И и точности получаемых решений' показала, что пспользовагазый алгорх'.тм при перечисленных зыгд» яезавг-сккаг. серженных и сграяичзгтях обеспечпзсет-рг-зброе в конечной точке го tyzzsa&sr, пели - 1Ä; ::о .'Гезгвлсимы:-' переменны?»: - 5;?. Все . ограничения срблюдезаг кх величина -не преэтгачет зегл:^1*-'— '"нзчений.

Длл üuoopa осагмума гс-гаго-. целевой задачи мпзаизашэ трс-хфункциокальнЬго ОЛИД бк.та хх>-Лчены- решения для хссх сочетс-ЕЫбр-.гга'Л'. к-ритэрпалып:.: ограничений', "Результат*: згтагс-

лэнпя представлена кч pite.. ?. •. " .

Там показали -заЕисдаости глазного критерия - массы активных материалов индуктора от отиосительного синхронного сопротивления

э.и а.а ¿.-V

Ü.U 0.7 и.а O.e.

- 14 ~

якоря при различных значениях массы путевой структуры и КДД.

Полученные результаты дают'возможность на уровне экспертных оценок подобрать вариант трехфункцконзльного ОЛКД для конкретных условий применения.

Важное значение при проектировании электрических машин имеет представление о взаимосвязях к соотношениях «езду ее с еноты-ми параметрами. Оформленииэ в виде рекомендаций они шгут оказать большую помощь при проектировании.

Анализ результатов выполненных оптимизационных вычислений .■позволил выявить рациональный диапазон некоторых ъеличдш. Так» значение- магнитной индукции в воздусноу ьазоре в номиналгнок режиме рекомендуется выбрать из интервала 0.76+0,92 Тл. Значо ния магнитных индукций в критических режимах: в зубцах поперечной стабилизации - 1,8+2,1 .Тл; в зубцах якоря - 1,85+2,05 Тл; в ярме индуктора - 1,6+2,05 Тл; в ярме путевого элемента -1,75+2,1 Тл.

Рекбмендуемый интервал для коэффициента иасыиения магютной системы двигателя в номинальном реаеше =1,03+1,03; для коэффициента насыщения зубцового слоя Нрв = 1,02+1,06. Оптимальное расстояние между расщепленными далустзржнямк Ьр составляет 26-36 мм. Длину, путового элемента следует выбирать равной 0,7+1,1-т; пиркну окна магиитопро'вода Ь,>= 0,1чг-0,2 м; отнесение высоты паза якоря к его ширине Яп= 1+2; 1Гол наклона боковых поверхностей стержня индуктора он» 15+32°.

В табл.1 показано из какой части рекомендуемого диапазона следует выбирать .величину параметра при. желании достичь увеличения критериальных ограничений т>, т

Таблица 1.

В6 •вле в* вя в» к^е 1» Ьо кп он

т> * г ■ - 4 4. + + 4. ' - Г т

ха т 4- . 4- - * г - - -

я» т 4. - - - 4- - ■г * 4 • -

Значками т - * указаны соответственно- верхняя средняя и нижняя части рекомендуемого диапазона.

-------- """""" 3 AK Л Э Ч ЕНйЕ

Основные результате и вывода го работе заключается а следующем ;

1. разработан метод расчета магнитноii еистега "p-rfrn-'ii-налвкого ОЛВД, учг.тиваетий объеивиЛ характер магнитного поля, специальные требования по оле.чтрсмагниткому подвесу, нелинейность характеристик/стальных участкоз магкитоггроводе.

2. Разра5огйй (/¿'¿од расчета поперечных сил СЛЗ*Д длн различной геометрии полюсной зоны.

3. Получены аналитические Еыра:;;э1П!Я, позволяющие распттать влияете функций привода и поперечной стабилизации ка подло слое усилие двигателя.

4. Разработан-метод решения задачи оптимизация .параметров трехфункциокалького ОЛИД- ш четырем критериям: изсе? индуктора, массе путовой с^УКТУГЯ. шгдуктизному сопротивлении fn:=p? :т КПД.

5. Заработаны репокендацап по проектированию дзигслеля.

5. 1йж т-кзсрлг. &кс1мриг.'еятальныг t^>avsnai, разработанный

sie год э.тп'.трсмог'^игнсгс расчета СЛ-'Ц сбч-сг.ечтаа'-Т достаточную -.jcT02cp:tc сть результатов. Наиболшая яо1гргснсо?1 це .•г'.'ааж':

7. P&spsöora&o» мгтематяческие модели, алгоритмы, рекомен-ды-нп. и rpcrpsias: "¿e.spejn». so Вогоеюзном науг:о-исследоват».-л.ьс-i'.CM, пргоктчо-коксгрукторслсм И технологий ском институте электровозостроения. ■

г'оаультзгз дисс^фтпцпегп-хсй работа казли применение при создают-. натурного образца двигателя для ьиогогочдчжло линейного стенда 2ЭлННХ. ....

Ос2ог>т;пя дггсертагиш изложено в сл?дул.>:" публи-

кзцияд{

I., Бочаров. З.И,, Пчвлясев B.W.» Куприянов SJ.S., Ргдноэ O.A. и др. Линейный ипдукторгагй двигателе для при:- и ал'.-ктро-аагкиткого подвеет:: пкм гютсицсй DCili' и результата его исследований./ Тез. докл. нзучн.-техн. семинара по-перспектив, «эксперимент. исследованиям на полигона -1", Ереван, 14-18

окт. 1985- - Новочеркасск, 1985. "С. 14-15.

2. Коломейцев Л.О., ЛозицкиЯ O.E., Павликов В.М. -Реднов S.A. г. др. Выбор рациональных параметров системы питания якоря ОЛЩ./ Тез. докл. третьей Всесевзн. научн.-техк. конф. по ВСНТ. (Новочеркасск, 1-3 февр. 1984 г.). Новочеркасск, 1984. -С. ¿1-А2.

3. Коломейцев Л.О., Грибанов П.О., Павликов B.U. Реднов Ф.А. Влияние изменения воздушного зазора и поперечного смещения ОЛИД на его рабочие характеристики. / Изв. вузов. Сер. Электромеханика. 1989, X 3, -С. 113-114. "

4. Лозиикий O.E., Реднов O.A. Алгоритм поиска оптимальных размеров одностороннего ¡линейного индукторного двигателя./ Изв. вузов. Сер. Электромеханика. 1926. Я 7 -С. 101-102.

5. Реднов O.A., Ланкин М.В. Програмнзя реализация решения полевых задач методом конечных элементов./ Ковочорк. политехн. •ин-т. Н-к. 1989 - 9с. -Деп. Р. Информпрлбор 19.09.89. Л 47'7 -Пр. 69.

6. Реднов O.A. Односторонний, линейный индукторный двигатель с поперечной стабилизацией./ Матер. 10-й каучао-практ. конф. молодых ученых и спец. Новочерк. политехи, ин-та. Секц, Электромеханики, Новочеркасск, 23-26 а пр. 1985 г. // Новочерк. политехн. ин-т. -Новочеркасск, 1987. -С. 2-8.- Деп. в Информэлек' тро 01.06.87, * 803-ет 87.

7. A.c. 1753552 МКИ Н02 к 41/03. Линейный синхронный электродвигатель./ Павликов В.М., Коломейцев Л.О., Реднов O.A. -(CCCF). -J» 4779256;.Заявл. 08.01.90; Опубл. 07.08.92 Вюл. а 29. .

8. A.c. 1169099, МКИ Н02 к 41/03. Линейный синхронный ©лек- ' тродвигатель./ Бочаров В.И., Козорезов U.A., Коломейцев Л.Ф., Куприанов Ю.В., Лиховидов К.Л., Павлзоков В.М., Реднов O.A. (СССР). 3670022/24-07; Заявлено 09.12.83; Опубл. 23.07.85, Был. * 27. -С.*218.