Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ

Аналитическое исследование магнитоэлектрического вентильного двигателя методом разделения переменных

А. А. Афанасьев, В. С. Генин, Н. Н. Иванова, Л. Н. Васильева, А. Д. Токмаков, В. А. Ваткин, А. И. Малинин

Аннотация


Рассмотрен электромагнитный расчет магнитоэлектрического вентильного двигателя с целью анализа возможностей оптимизации его технических характеристик. При этом магнитное поле машины разбивается на ряд двумерных локальных полей, рассматриваемых независимо. Это ярмовые среды статора и ротора, арочные каналы в роторном сердечнике с постоянными магнитами, воздушный зазор, зубцовый слой статора, внешние немагнитные пространства, примыкающие к ярмам статора и ротора. Принимается допущение, что магнитное поле в элементах расчетной области является плоскопараллельным. В качестве источников магнитного поля учитываются магнитодвижущая сила обмотки статора, коэрцитивная сила магнитов и намагниченности магнитомягких ферромагнитных сред. Система линейных уравнений, полученная на основе равенства на границах сред магнитных потенциалов и магнитных индукций, решается методом разделения переменных Фурье. Из решения системы уравнений получено распределение магнитной индукции в воздушном зазоре. Показано, что реактивный момент исследуемого вентильного двигателя практически устраняется при дискретном скосе магнитов с разбиением длины ротора не менее, чем на четыре участка. Сделан вывод, что метод разделения переменных Фурье – Эйлера, позволяющий аналитическими средствами решить систему двухмерных однородных уравнений в частных производных при умеренной дискретизации активной области электрической машины, можно рассматривать как некоторое корректное приближение к возможностям численных методов.


Ключевые слова


вентильный двигатель, метод разделения переменных, скалярный магнитный потенциал, магнитная индукция, реактивный момент

Полный текст:

PDF

Литература


Шевченко, А. Ф. Многополюсные синхронные машины с дробными q < 1 зубцовыми обмотками с возбуждением от постоянных магнитов / А. Ф. Шевченко // Электротехника. — 2007. — № 9. — С. 3 – 8.

Алексеева, М. М. Машинные генераторы повышенной частоты / М. М. Алексеева. — Л.: Энергия, 1967. — 344 с.

Калужский, Д. Л. Электрические машины с дискретно — распределёнными обмотками: автореф. дис. д-ра техн. наук. Екатеринбург, 1999. 40 с.

Сан, Ю. Сравнение массогабаритных показателей вентильных двигателей с распределённой и зубцовой обмотками статора / Ю. Сан, А. П. Сеньков // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2016. — Вып. 3(87). — С. 174 – 180.

Сеньков, А. П. Особенности магнитного поля вентильных электродвигателей с зубцовым шагом обмотки статора / А. П. Сеньков, С. Н. Лавренов, П. В. Макин, Ю. Сан // Вестник АГТУ. Сер. Морская техника и технология. — 2016. — № 4. — С. 79 – 88.

Islam, R. Permanent-magnet synchronous motor magnet designs with skewing for torque ripple and cogging torque reduction / R. Islam, I. Husain // IEEE Transactions on industry applications. — 2009. — Vol. 15, № 1. — P. 152 – 160.

Jabbari, A. Pole shape optimization of permanent magnet synchronous motors using the reduced basis technique / A. Jabbari, M. Shakeri // Iranian Journal & Electronic Engineering. — 2010. — Vol. 6, № 1. — P. 48 – 55.

Афанасьев, А. А. Метод сопряжения конформных отображений в задачах электромеханики / А. А. Афанасьев. — Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2011. — 390 с.

Домбровский, В. В. Справочное пособие по расчёту электромагнитного поля в электрических машинах / В. В. Домбровский. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 256 с.

Юферов, Ф. М. Электрические машины автоматических устройств / Ф. М. Юферов. — М.: Высш. шк. 1988. — 479 с.

Поливанов, К. М. Теоретические основы электротехники. Ч. 3. Теория электромагнитного поля / К. М. Поливанов. — М.: Энергия, 1969. — 352 с.

Афанасьев, А. А. Математическое моделирование электромеханических систем / А. А. Афанасьев. — Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2020. — 274 с.

Иванов-Смоленский, А. В. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах / А. В. Иванов-Смоленский. — М.: Высш. шк., 1989. — 312 с.

Афанасьев, А. А.. Аналитическое и численное моделирование магнитоэлектрических вентильных двигателей / А. А. Афанасьев, В. С. Генин, В. А. Ваткин, В. В. Ефимов, А. И. Малинин, Д. А. Токмаков // Электричество. — 2021. — № 6. — С. 72 – 78.




DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2024.80.43.003

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


                                                  

© 1998 — 2024 НТФ "Энергопрогресс"


Адрес редакции: 129090, г. Москва, ул. Щепкина, д. 8
Телефон редакции   234-7449.

E-mail: prom_energy@rambler.ru; prom_energy1@mail.ru