Введение к работе
Актуальность темы. Электроприводы, выполненные на основе ДПТ с постоянными магнитами, находят все более широкое применение в различных областях техники. Особое место в этом процессе, в условиях массового производства, занимают двигатели постоянного тока с возбуждением от ферритовых магнитов (ДПТ с Ш), что обусловлено небольшой стоимостью ферритовых материалов, обладающих в то же время достаточно высокой магнитной энергией.
Необходимость удовлетворения постоянно растущих требований, предъявляемых к техническим характеристикам электродвигателей, их экономическим и эксплуатационным показателям, заставляет производителей ДПТ с Ш искать новые конструкционные решения, способствующие повышению конкурентоспособности их продукции.
В сложившейся ситуации традиционные инженерные методики эм-пирико-аналитического расчета электрических машин требуют коренной переработки, поскольку они привязаны к конкретным конструкциям электродвигателей, откорректированы по результатам экспериментов на базе этих конструкций и поэтому не позволяют производить расчет оригинальных исполнений ДЛТ, появившихся в последнее время. При этом данные методики обладают сравнительно невысокой точностью расчета, обусловленной рядом допущений и недостаточным учетом потоков рассеяния, реальной конфигурации магнитопрово-да, распределения параметров магнитной системы электродвигателя и т.д.
Внедрение в практику проектирования методов математического моделирования электромагнитных процессов в электрических машинах способствует значительному расширению спектра конструктивных исполнений ДПТ, поддающихся достаточно точному расчету.
Сложность математического аппарата известных полевых методов моделирования электрических машин препятствует их непосредственному использованию проектно-конструкторскими организациями. К тому же среди распространенных программных продуктов для автоматизированного проектирования электрических машин отсутствуют пакеты прикладных программ (ППП) по расчету и моделированию ДПТ с Ш.
В настоящее время промышленностью используется множество ППП для расчета и анализа всевозможных электрических и электронных схем. Некоторые из этих пакетов, такие как IRIS-PC и т.п., могут
- 4 -быть использованы в составе систем автоматизированного проектирования (САПР) для расчета и моделирования ДПТ с Ш. При этом для адаптации данных программных средств к расчету и анализу электромагнитных процессов и характеристик проектируемых машин, требуется разработка методики синтеза специальных цепных математических моделей указанных электродвигателей.
В связи с вышеизложенным представляется актуальным выполнение исследований по разработке методики, позволяющей использовать ГОШ для расчета и анализа электрических и электронных схем при проектировании ДПТ с ФМ.
Целью диссертации, является разработка методики автоматизированного расчета ДПТ с ФМ по цепным математическим моделям, позволяющей с достаточной точностью учитывать реальное распределение магнитных потоков полюсов и реакции якоря в проектируемых машинах и допускающей возможность моделирования различных, в том числе и не поддающихся расчету традиционными методами, конструктивных исполнений указанных электродвигателей при вариации их параметров в широком диапазоне.
Научная новизна работы состоит в следующих положениях и результатах :
-
Разработана цепная математическая модель ДПТ с <Ш, основанная на реальном, распределении магнитных потоков полюсов и реакции якоря в машине, позволяющая учитывать факторы, не учитываемые традиционными методами.
-
Предложена методика расчета ДПТ с ЯМ на базе разработанной цепной математической модели позволяющая производить расчет различных, в том числе и нетрадиционных, конструкций указанных электродвигателей, оценивать влияние отдельных конструкционных и физических параметров на выходные характеристики ДПТ при достаточно высокой точности результатов, а также учитывать фактор возможного необратимого размагничивания полюсов.
-
Разработана методика выбора геометрических и физических параметров постоянных магнитов, обеспечивающих стабильность их характеристик в различных условиях эксплуатации электродвигателя.
-
Предложены способы конструктивного предотвращения возможности необратимого размагничивания полюсов ДПТ с Ш, применимые как в традиционных, так и нетрадиционных конструкциях электродвигателей.
-
Разработана методика выбора пропорциональных соотношений частей магнитов для ДПТ с бимагнитными ферритовыми полюсами.
Практическая ценность. Результаты работы создают основу для практической реализации метода цепных математических моделей при проектировании новых серий ДПТ с ЇМ, что позволит проводить достаточно точные расчеты и анализ электромагнитных процессов в электродвигателях различных исполнений, в том числе оригинальных конструкций, для которых отсутствуют методики расчета. Метод также может быть использован для выявления эмпирических закономерностей и корректировки инженерных методик расчета ДПТ с ФМ. Кроме того, рекомендации по выбору конструктивных и физических параметров элементов, составляющих магнитную систему электродвигателя, позволяют непосредственно приступить к их технической реализации.
Реализация результатов работы. Результаты исследований используются при проведении конструкторских работ по проектированию ДПТ с <М на предприятии АО АЗТЭ.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были представлены и получили одобрение на Международном научно-техническом семинаре "Электромеханические системы с компьютерным управлением на автотранспортных средствах и в их роботизированном производстве" (Суздаль,» 1993г.), на научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в автомобилестроении" (Москва, 1994г.) и на 52-й Научно-методической и научно-исследовательской конференции МАДИ (Москва, 1994г.).
Публикации. Основные результаты научных исследований опубликованы в 5 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 175 страницах машинописного текста и содержащих 45 рисунков и графиков, 2 таблицы, список литературы из 96 наименований и 4 приложения.
Похожие диссертации на Использование цепных математических моделей в автоматизированном проектировании двигателей постоянного тока с ферритовыми магнитами
