НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o301.pdf (836.71Кб)

УДК 621.313.292

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

В работе исследуются пульсации электромагнитного момента дискового типа маломощного бесконтактного двигателя постоянного тока с постоянными магнитами. Этот вопрос, несмотря на многочисленные исследования по проектированию вентильных двигателей, еще недостаточно изучен. Пульсации момента двигателя вызывают шум, вибрации и существенно могут ограничить точность при использовании его в приборостроении, вычислительной технике.
Рассматривается двигатель, который содержит силовой блок, состоящий из ротора и статора. На роторе находятся ферритовые элементы датчика, а на скрепленном с ним немагнитном диске постоянные магниты. Ротор закреплен на вращающемся валу. Статор состоит из стального кожуха и скрепленного с ним немагнитного, непроводящего диска с отверстиями. В отверстиях диска с обеих сторон крепятся катушки обмоток якоря. Обмотка якоря состоит из двух секций, каждая из которых имеет по 6 катушек. Каждая соседняя катушка в секции имеет противоположное направление намотки. Катушки расположены по окружности и сдвинуты друг относительно друга, угловой сдвиг между катушками одной секции равен 2π/6 (рад). Секции также сдвинуты относительно друг друга, угловой сдвиг составляет π/6 (рад). Секции подсоединены к выходным зажимам электронного коммутатора. Питание секций обмоток двигателя реверсивное двухполупериодное.
Исследован установившийся режим работы при четырехтактной коммутации и постоянной нагрузке (моменте). В этом случае электромагнитный момент и скорость вращения ротора являются периодическими функциями угла поворота ротора. Получены зависимости усреднённого электромагнитного момента от скорости вращения. Был вычислен также спектральный состав пульсаций электромагнитного момента при различных скоростях вращения ротора. Зависимости электромагнитного момента от скорости исследовались как при постоянной скорости, так и с учетом неравномерности скорости вращения. По результатам исследований БДПТ дискового типа был вычислен уровень пульсаций, который составил 0.8 – 5%, что вполне приемлемо для использования в электроприводе. Полученные результаты полезны при выборе параметров двигателя на этапе его проектирования.

1. Аракелян А.К., Афанасьев А.А. Вентильные электрические машины и регулируемый электропривод. В 2 кн. Кн. 2. М.: Энергоатомиздат, 1997. 498 с.
2. Цаценкин В.К. Безредукторный автоматизированный электропривод с вентильными двигателями. М.: Изд-во МЭИ, 1991. 240 с.
3. Овчинников И.Е., Лебедев Н.И. Бесконтактные двигатели постоянного тока. Л.: Наука, 1979. 270 с.
4. Соловьев В.А. Непрерывное токовое управление вентильными двигателями. М .: МГТУ им . А . Н . Косыгина , 2004. 264 с .
5. Баранов М.В., Бродовский В.Н., Зимин А.В., Каржавов Б.Н. Электрические следящие приводы с моментным управлением исполнительными двигателями: монография. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 240 с.
6. Шумов Ю. Н., Сафонов А.С. Сверхскоростные и ультраскоростные синхронные машины с возбуждением от постоянных магнитов (обзор зарубежных публикаций) // Электричество. 2014. № 3. С. 35-42.
7. Байков А.И., Андрюхин М.В., Бобылев И.В. Математическое моделирование электропривода на базе синхронных двигателей с постоянными магнитами // Вестник МГТУ им. Н . Э . Баумана . Сер . Машиностроение . 2014. № 4. С . 33-49.
8. Isfahani A.H., Vaez-Zadeh S. Effect of Magnetizing Inductance on start-up and Synchronization of line-start permanent-magnet synchronous motors // IEEE Transaction on Magnetics. 2011. Vol. 47, no. 4. P. 823-829. DOI: 10.1109/TMAG.2010.2091651
9. Kuehl S., Kennel R.M. Measuring magnetic characteristics of synchronous machines by applying position estimation techniques // IEEE Transaction on Industry Applications. 2014. Vol . 50, iss . 6. P . 3816-3824. DOI: 10.1109/TIA.2014.2322137
10. Красовский А.Б., Бычков М.Г. Исследование пульсаций момента в вентильно-индукторном электроприводе // Электричество. 2001. № 10. С. 33-44.
11. Ki-Chan Kim. A novel method for minimization of codding torque and torque ripple for interior permanent magnet synchronous motor // IEEE Transaction on Magnetics. 2014. Vol. 50, no. 2. Art. no. 7019604. DOI: 10.1109/TMAG.2013.2285234