Разработка конструкции, математической модели и методики расчета бесподшипниковой индукторной машины

• Автор: Логинов, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Псков
• Количество страниц: 164 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и 7 приложений. Работа изложена на 128 страницах основного текста и включает: 78 рисунков и 88 литературных источников.
В диссертации рассмотрены принцип действия и конструкция бесподшипниковой индукторной машины, построена ее математическая модель, разработаны система управления и методика проектирования. Для синтеза системы управления построена упрощенная модель машины, а для уменьшения взаимовлияния радиальных сил, действующих на ротор в двух взаимно перпендикулярных направлениях, разработан алгоритм задания токов обмоток привода. Исходя из упрощенной математической модели, разработана методика и программа расчета геометрических и электрических параметров машны по заданным параметрам мощности, скорости вращения и радиальным нагрузкам. Построена компьютерная модель, позволяющая исследовать динамические процессы. Обозначен диапазон параметров, при которых данная бесподшипниковая машина имеет преимущества над двигателями с активным магнитным подвесом.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 РАЗНОВИДНОСТИ БЕСПОДШИГШИКОВЫХ МАШИН

1.1 Типы бесподшипниковых машин

1.2 Сферы практического применения бесподшипниковых машин

2 ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА БЕСПОДШИПНИКОВОЙ ИНДУКТОРНОЙ

МАШИНЫ

2.1 Принцип действия

2.2 Математическое описание жесткого ротора
2.2.1 Моделирование ротора
2.2.2 Кинетическая энергия ротора
2.2.3 Дифференциальные уравнения движения ротора
2.3 Математическое описание электромагнитной системы
2.3.1 Определение индуктивностей обмоток
2.3.2 Магнитные проводимости воздушных зазоров
2.3.3 Определение вращающего момента и радиальных сил
* * »* '# 5 г
2.3.3.1 Упрощенная модель БПИМ
2.3.3.2 Сравнение полученных результатов
3 СИНТЕЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
3.1 Математическое описание законов управления
3.1.1 Управление приводом БПИМ
3.1.2 Управление подвесом БПИМ
3.2 Параметры регулятора
3.2.1 Пропорционально-дифференциальный (ПД) регулятор
3.2.2 Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор
3.3 Устранение синхронной помехи
4 МЕТОДИКА РАСЧЕТА И ПОСТРОЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ БЕСПОДШИПНИКОВОЙ ИНДУКТОРНОЙ МАШИНЫ
4.1 Методика расчета параметров БПИМ
4.1.1 Методика расчета ротора
4.1.2 Расчет параметров статора
4.1.3 Компоновочная схема ротора
4.2 Модель БПИМ в среде БшшНпк
4.3 Сравнение габаритов БПИМ и индукторного двигателя с АМП
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д
Приложение Е
Приложение Ж

Ротор поддерживается двухосевым активным магнитным подвесом. Несколько вихревых датчиков используются для тестирования. На роторе помещена пластмассовая крыльчатка, использование которой предотвратит распад крови. В процессе хирургической операции частицы крови могут оседать на элементах подшипника, что может привести к образованию тромба, а использование магнитного подвеса - эффективный способ решения данной проблемы.
Кроме того, компактный кровяной насос используется для создания искусственного сердца. К имплантируемому кровяному насосу предъявляются следующие требования: компактность, низкая потребляемая мощность, высокая эффективность управления, плавность потока и изностойкость. Чем меньше требуемая энергия, тем компактнее насос. При нормальной жизнедеятельности требуется всего несколько ватт.
Разработка кровяных насосов ведется в Швейцарии и Америке
1 V . 1 "/.V * ,' .4 ’
структура подобна описанному выше
Шпиндельный привод [49]
" 1 Некоторые двигатели, применяемые в компьютерах,1 требуют высоких скоростей. Жесткий диск и привод компакт диска приводится во вращение электродвигателем, скорость которого достигает 15000 об/мин. Для повышения скорости передачи данных необходимо еще больше увеличить скорость вращения диска. Однако высокоскоростные жесткие диски могут повреждаться от чрезмерного перегрева, так как при увеличении скорости вращения потери в подшипниках возрастают, кроме того, возрастает мощность привода. Следовательно, выработка тепла из-за электрических и механических потерь увеличивается, в результате чего повышается температура, что в свою очередь сокращает срок службы. При использовании магнитного подвеса потери привода уменьшаются, а надежность увеличивается.
Увеличение скорости привода также требуется для ускорения работы в некоторых других электронных устройствах.