Аннотация
Актуальность исследований обусловлена повышением точности аналитического расчета радиальных сил одностороннего магнитного притяжения цилиндрических некоаксиальных элементов магнитопровода. Необходимость в повышении точности расчета радиальных сил касается областей, занятых нерабочими технологическими зазорами, образованными в местах сопряжения поверхностей подвижных силовых элементов конструкции электромагнитного двигателя с другими неподвижными составными элементами магнитопровода. Типичным примером такого сопряжения является технологический зазор между поступательно движущимся якорем и охватывающей его поверхностью неподвижного полюса, что характерно для многих конструкций электромагнитных двигателей броневой цилиндрической структуры.
Основная цель исследований – оценка точности используемых в инженерной практике расчетных формул и снижение погрешности аналитических расчетов сил одностороннего магнитного притяжения некоаксиальных ферромагнитных элементов магнитопровода.
На основе численного эксперимента в программе FEMM дана оценка точности используемых на практике формул для расчета сил, возникающих при сопряжении поверхностей некоаксиальных цилиндрических ферромагнитных элементов магнитопровода.
Получено новое более точное решение для определения сил одностороннего притяжения. В основе полученных новых формул для расчета усилия рассматривается точное решение для магнитной проводимости некоаксиальных ферромагнитных цилиндров, учитывающее картину распределения поля в плоскостях, перпендикулярных осям цилиндров. Новые выражения позволяют повысить точность вычислений и расширить диапазоны их использования в задачах проектирования линейных электромагнитных двигателей и устройств на их основе.
Ключевые слова: силы одностороннего магнитного притяжения, электромагнитный двигатель, технологический зазор, некоаксиальные элементы магнитопровода, конечно-элементное моделирование, повышение точности расчета, электромагнитная машина, электропривод, электромагнитное поле, магнитная проводимость, эксцентриситет
Список литературы
1. Усанов К.М., Мошкин В.И., Угаров Г.Г. Линейный импульсный электромагнитный привод машин с автономным питанием. – Курган: Изд-во КГУ, 2006. – 283 с.
2. Ивашин В.В., Кудинов А.К., Певчев В.П. Электромагнитные приводы для импульсных и виброимпульсных технологий // Известия вузов. Электромеханика. – 2012. – № 1. – С. 72–75.
3. Pevchev V.P. The superexitation and efficiency relation in a short-stroke pulsed electro-magnetic motor of a seismic source // Journal of Mining Sсience. – 2010. – Vol. 46, iss. 6. – P. 656–665. – doi: 10.1007/s10913-010-0083-9.
4. Pevchev V.P. The use of micro-CAP software to simulate operating processes of electro-mechanical impulse devices / // Russian Electrical Engineering. – 2010. – Vol. 81, iss. 4. – P. 213–216. – doi: 10.3103/S1068371210040103.
5. Pevchev V.P. Principal dimensions of the short-stroke electromagnetic motor for a seismic wave generator // Journal of Mining Sсience. – 2009. – Vol. 45, iss. 4. – P. 372–381. – doi: 10.1007/s10913-009-0047-0.
6. Pevchev V.P. The superexitation and efficiency relation in a short-stroke pulsed electro-magnetic motor of a seismic source // Journal of Mining Sсience. – 2010. – Vol. 46, iss. 6. – P. 656–665. – doi: 10.1007/s10913-010-0083-9.
7. К вопросу учета главных размеров при выборе типа электромагнита по значению конструктивного фактора / В.Ю. Нейман, Л.А. Нейман, А.А. Петрова, А.А. Скотников, О.В. Рогова // Электротехника. – 2011. – № 6. – С. 50а–53.
8. Нейман Л.А. К решению задачи рационального выбора электромагнитного двигателя заданного габарита и веса на основе численного эксперимента // Научный вестник НГТУ. – 2013. – № 4. – С. 184–190.
9. Нейман Л.А., Скотников А.А., Нейман В.Ю. Исследование нагрева электромагнитного двигателя в переходных режимах // Известия вузов. Электромеханика. – 2012. – № 6. –
С. 50–54.
10. Нейман Л.А., Нейман В.Ю. Рабочий цикл двухкатушечной синхронной электромаг-нитной машины со свободным выбегом бойка // Известия вузов. Электромеханика. – 2013. –
№ 6. – С. 48–52.
11. Нейман Л.А. Анализ процессов энергопреобразования в однокатушечной синхронной электромагнитной машины с двухсторонним выбегом бойка // Известия Томского политехнического университета. – 2013. – Т. 323, № 4. – С. 112–116.
12. Нейман В.Ю., Скотников А.А., Нейман Л.А. Тенденции в развитии конструкций синхронных двухобмоточных электромагнитых машин для импульсных технологий // Актуальные проблемы энергетики АПК: материалы II международной научно-практической конференции. – Саратов: Изд-во СГАУ, 2011. – С. 271–277.
13. Максимов А.И. Оптимальные размеры стыка магнитной цепи броневого электромагнита // Электротехника. – 1973. – № 3. – С. 56–57.
14. Любчик М.А. Оптимальное проектирование силовых электромагнитных механизмов. – М.: Энергия, 1974. – 392 с.
15. Усанов К.М., Каргин В.А. Силовая электромагнитная импульсная система для погружения стержневых элементов в грунт // Вестник Саратовского госагроуниверситета им.
Н.И. Вавилова. – 2005. – № 3. – С. 59–61.
16. Чунихин А.А. Электрические аппараты. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 720 с.
17. Мошкин В.И., Угаров Г.Г. К выбору основных базисных размеров линейных электромагнитных двигателей // Известия Волгоградского государственного технического университета. – 2011. – Т. 8, № 3. – С. 108–111.
18. Кудинов А.К., Певчев В.П. Составление схем замещения электромагнитных систем // Электротехника. – 2012. – № 3. – С. 32–36.
19. Казаков Л.А. Электромагнитные устройства радиоэлектронной аппаратуры. – М.: Советское Радио, 1978. – 168 с.
20. Ямпольский Ю.Г. О проектировании оптимальных линейных импульсных электро-динамических двигателей возвратно-поступательного движения // Электротехника. – 1990. –
№ 2. – С. 51–55.
21. Ротерс Г.К. Электромагнитные механизмы: пер. с англ. – М.; Л.: Госэнергоиздат, 1949. – 522 с.
22. Гордон А.В., Сливинская А.Г. Электромагниты постоянного тока. – М.; Л.: Госэнерго-издат, 1960. – 447 с.
23. Ряшенцев Н.П., Мирошниченко А.Н. Введение в теорию энергопреобразовании электромагнитных машин. – Новосибирск: Наука, 1987. – 160 с.
24. Электромагнитные молоты / А.Т. Малов, Н.П. Ряшенцев, А.В. Носовец, Г.Г. Угаров, В.Н. Федонин, А.П. Малахов, А.Н. Антонов. – Новосибирск: Наука, 1968. – 128 с.
25. Ряшенцев Н.П., Угаров Г.Г., Львицын А.В. Электромагнитные прессы. – Новосибирск: Наука, 1989. – 216 с.
26. Ушаков В.П. Экспериментальное определение радиальных сил электромагнитного молота // Электрические импульсные системы: сборник научных трудов. – Новосибирск: Изд-во ИГД СО АН СССР, 1976. – С. 29–31.
27. Польщиков С.А., Угаров Г.Г. К расчету сил одностороннего магнитного притяжения некоаксиальных ферромагнитных цилиндров // Импульсные линейные электрические машины: сборник научных трудов. – Новосибирск: Изд-во ИГД СО АН СССР, 1991. – С. 25–29.
28. Буль О.Б. Методы расчета магнитных систем электрических аппаратов: магнитные цепи, поля и программа FEMM: учебное пособие. – М.: Академия, 2005. – 336 с. – (Высшее профессиональное образование).
29. Neyman V.Yu., Neyman L.A., Petrova A.A. Calculation of efficiency of DC electromagnet for mechanotronbic systems // IFOST 2008: Proceedings of the 3d International Forum on Strategic Technology, June 23–29, 2008, Novosibirsk, Tomsk. – Novosibirsk, 2008. – P. 452–454. – doi: 10.1109/IFOST.2008.4602851.
30. Соболев С.Н. Расчет и конструирование низковольтной электрической аппаратуры. – М.: Высшая школа, 1972. – 264 с.
