Моделирование и поиск рациональной конструкции бесконтактного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов

• Автор: Иванов, Михаил Алексеевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 138 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Современное состояние теории БДПМ, области применения. Объект и задачи исследования
1.1. Области применения бесконтактных двигателей с возбуждением от постоянных магнитов
1.2. Варианты конструктивной реализации БДПМ
1.3. Характеристики и технологии производства постоянных магнитов для систем возбуждения бесконтактных двигателей
1.4. Анализ и тенденции развития теории БДПМ
1.5. Методы оптимизации БДПМ
1.6. Основные задачи исследования. Выводы
2. Методика расчёта БДПМ на основе сочетания аналитического описания электромагнитных процессов и решения задач магнитостатики численным методом
2.1. Модель БДПМ, полученная на основе аналитического описания электромагнитных процессов
2.2. Вывод критерия оптимизации магнитной системы БДПМ повышенного быстродействия
2.3. Содержание методики электромагнитного расчёта БДПМ
2.4. Выводы
3. Моделирование электромагнитных процессов методом конечных элементов
3.1. Постановка задачи магнитостатического анализа БДПМ
3.2. Анализ результатов численного моделирования
3.3. Основные факторы, влияющие на погрешность электромагнитного расчёта БД 40 методом конечных элементов
3.4. Выводы

4. Экспериментальные исследования БДПМ
4.1. Экспериментальная установка и испытательное оборудование
4.2. Методика и программа экспериментальных исследований
4.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Бесконтактные двигатели (БД) с возбуждением от постоянных магнитов (ПМ) нашли применение в тех отраслях промышленности, где есть необходимость в обеспечении возможно больших удельных энергетических показателей, работы в старт - стопных и реверсных режимах в условиях высокой кратности момента нагрузки, значительном ресурсе работы. В приводах станков, манипуляторов промышленных роботов, для управления движением исполнительных механизмов автотранспортных средств, в авиации, ракетной технике и в целом ряде производственных механизмов и технологических процессов широко применяют следящие приводы на основе БДПМ.
Главными преимуществами БДПМ по сравнению с другими типами двигателей являются высокие удельные энергетические показатели, жёсткость механической характеристики, устойчивость работы в широком диапазоне изменения момента нагрузки, высокое быстродействие и большой ресурс работы.
Широкое распространение БДПМ связано с ростом достижений в области разработки силовых полупроводниковых элементов и микропроцессорной техники и успехами развития технологий производства энергоёмких магнитов на основе редкоземельных материалов (РЗМ): №-Ге-В (неодим -железо - бор), Бт-Со (самарий - кобальт). В последние годы применение магнитов, получаемых путём прессования позволило существенно снизить их себестоимость. Современные магниты на основе РЗМ отличаются высокой устойчивостью к температуре (до 240° С). Таким образом, в настоящее время появилась возможность конструирования более эффективных магнитных цепей БДПМ.
Первоочередными задачами исследования БДПМ являются совершенствование имеющихся и разработка новых эффективных конструкций их

К группе этих методов относится метод случайного поиска, характеризующийся выбором сочетаний независимых переменных случайно по равномерному закону распределения. Для этого используются специальные программы для ЭВМ. Количество рассматриваемых точек зависит от требуемой точности и вероятности определения оптимального решения.
Методы пассивного поиска строятся на равномерном просмотре определенного количества вариантов проекта, принадлежащих, наперед заданной области в пространстве параметров оптимизации. При этом никак не учитывается информация о результатах, полученных на предыдущих шагах поиска. После того, как определены значения функции цели во всех заданных точках, можно указать вариант, обладающий экстремальным значением Г(Х).
В группу методов пассивного поиска входит метод сканирования, предполагающий обход узлов п - мерной сетки, построенной в области изменения параметров.
В многоэтапных методах каждый шаг поиска осуществляется изменением одного или нескольких параметров. К ним относится группа методов покоординатного поиска и метод динамического программирования, в соответствии с которым функция цели разбивается на составляющие, которые последовательно оптимизируются на различных этапах расчета [56].
Общих рекомендаций по выбору метода поиска не существует. Он выбирается под конкретную задачу с учетом характера целевой функции и ограничений.
1.6. Основные задачи исследования. Выводы
Главными преимуществами БДПМ является высокие удельные энергетические показатели, устойчивость работы в широком диапазоне изменения момента нагрузки, большой ресурс работы.