книги / Применение постоянных магнитов в электромеханических системах

ГОСУДАРСТВЕШЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРА^М ПО ВЫС1Ш<У ОБРАЗОВАНИЕ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Т Р У Д Ы М Э И

ПРИМЕНЕНИЕ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ В ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Выпуск 666

ИЗДАТЕЛЬСТВО МЭИ

носив*

1993

предисловия

Появление в последние годы постоянных магнитов, выполненных на основе интерметаллических соединений кобальта с редкоземельны­

изводства микросхем и модных кремниевых транзисторов с максималь­ ными значениями напряжений 600-700 В и токов 50-100 А по золили разработать и внедрить на автономных объектах електрооборудование нового поколения с применением электромеханических систем, исклю­ чающих магнитоэлектрические и электронные преобразователи.

Основным достоинством постоянных магнитов, как известно, яв­ ляется их способность создавать магнитное поле без обмотки элек­ тромагнита. Не требуя специального источника для обмотки возбуж­ дения, магниты в некоторых случаях дают единственно приемлемое те­ хническое решение.

Магнитоэлектрические машины и системы в электромеханике по ряду характеристик конкурентоспособны, а порой превосходят систе­ мы с электромагнитным возбуждением, обладая такими преимуществами, как естественная бесконтактность, простота конструкции, повышен­ ный КЦЦ, высокая надежность и большой срок службы, надежное воз­ буждение, малая инерционность при Переходных процессах, удовлет­ ворительная работа в специфических условиях эксплуатации с благо­ приятными электромеханическими характеристиками, малая масса и га­ бариты и т .д .

Дальнейшее совершенствование электромеханических систем (до­ стижение высоких энергетических и динамических показателей, надеж­ ности и долговечности, малых массогабаритных показателей при высо­ ком КЦЦ) становится возможным не столько за счет совершенствова­ ния элементов электронной техники и повышения энергетических пока­ зателей. сколько эа счет уточнения математического описания эле­ ктромагнитных процессов в магнитоэлектрических машинах и системах, проведения оптимиэационных расчетов., создания автоматизированного проектирования системразработки наиболее рациональных законов уп­ равления и регулирован гя с учетом влияния рассматриваемых объектов на автономную сеть.нахождения новых технических решений. При иссле­ довании и создании статических систем с постоянными магнитами следует опираться не на результаты эксперимента, а на новые мето-

дм и средства оптимального проектирования, баэирущиесл на мате­ матическом описании магнитных полей.

Рассмотрению этих вопросов и посвящены статьи сборника. Ре­ комендации и выводы, изложенные. б статьях, используются в новых разработках.

Предлагаемый сборник является, логическим продолжением преды­ дущих выпусков сборников трудов МЭЙ по данной тематике.

Редакционная коллегия

РАСЧЕТ И ОПТИМИЗАЦИЯ Р0Т0Р05 Щ КТРЯ1ЕХХ МАчГ,!1!

на аногопош иах п о с р я л ь а «а л к .'я х с -а г а п ш и ь /.'в ' В Ш Ш И МЕТОДОМ ЗЕЗДЬНЫХ ;!ЗС1:РАХ:!;.:Ь'.Я

Кяид. техн. ивуг эсм. ген. директор*

А.К.ПВДЕВ, шис.Н.л.ко?,тлг:я»-:о

В[I] предложена весьма эЭД: итивная методика -определения опти­ мальной ориентации намагниченности многополяснкх постоянных м

тов (МПМ) и синтеза [ 2 , 3 ] конструкций сборных роторов из прстмолм— нейно намагниченных анизотропных вьзсокоэнергст’/.ческих постол-ишх магнитов. На ее основе в НПО "Магнетон” Сг.Владимир) разработан

влементов из магнитомягких, материалов,так как их наличие обусловли­ вает появление паразитных реактивностей в эквивалентных схемах за­ мещения магнитных цепей,а перемагничигание переменными полями реак­ ции статора приводит к увеличению потерь. Однако это достоинство не всегда существенно, как, например, для электродвигателей бытовой электротехники. Для ряда применений перспективно использование мо­ заичных роторов с магнктомягкимч втулками (ММ3), огрпничиэасцкми МПМ со стороны вала ротора, поскольку при этом магнитный поток ро­ тора большеV чем в РОМС с таким же МПМ, так как ММ& сокращает длит ну части силовых линий, проходящей по области с низкой магнитной проводимостью - малой магнитной проницаемостьюр . Замена части объема МШ втулкой из магнитомягкой шихтованной стали невызовет заметного уменьшения магнитного потока, но позволит сократить рас­

ход дорогостоящих магнитотвердых материалов. Присутствие ММВ из­ менит условия оптимальности конструкции МШ. Б данной статье рас­ сматривается разработанная авторами методика расчета магнитного потока МПМ с ММВ и оптимизации по критерию максимума магнитного потока конструкций мозаичных роторов типа РОМС, содержащих ММВ и магнитомягкий' вал.

Методика, предложенная в [ 2 3 , неприменима для расчета-КШ с

постоянен по объему МПЯ.или по крайней мере по фрагменту мозаики.

выражающим принцип суперпозиции для распределенного источника намагниченности. В (I ) г , <р - координаты текущей точки Р сече­

где р , а - координаты точки М) (координаты точки М2 равны р ,-ОГ),

цирует намагниченность ММВ. Из магнитостатической в свободном пространстве задача превращается в граничную. Метод зеркальных отражений позволяет свести ее к задаче л свободном пространстве,

жений за зеркалами. По аналогии с геометрической оптикой, в поста­ вленной задаче метод' зеркальных изображений приведет к рассмотре­

Отскда, учитывая (2 ), для Ц>.* к <р.** после преобразований