ПРОЕКТИРОВАНИЕ РОТОРОВ СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ

Ilhomjon Qodirov

Авторы

 

Сафин А.Р. – кандидат технических наук, доцент кафедры Электроснабжение промышленных предприятий (ЭПП), Казанский государственный энергетический университет (КГЭУ), г. Казань, Республика Татарстан, Россия, sarkazan@bk.ru

Ившин И.В. – доктор технических наук, заведующий кафедрой Электроснабжение промышленных предприятий (ЭПП), Казанский государственный энергетический университет (КГЭУ), г. Казань, Республика Татарстан, Россия, ivshini@mail.ru

Грачева Е.И. – доктор технических наук, профессор кафедры Электроснабжение промышленных предприятий (ЭПП), Казанский государственный энергетический университет (КГЭУ), г. Казань, Республика Татарстан, Россия, grachieva.i@bk.ru

Петров Т.И. – ассистент кафедры Электроснабжение промышленных предприятий (ЭПП), Казанский государственный энергетический университет (КГЭУ), г. Казань, Республика Татарстан, Россия, tobac15@mail.ru

 

Аннотация

 

Предложен современный метод проектирования и оптимизации синхронных двигателей с постоянными магнитами (СДПМ) за счет применения генетических алгоритмов. Эксплуатация синхронных машин, например, взамен асинхронных для электроприводов штанговых скважинных насосных установок даст возможность получить более высокие параметры энергоэффективности, и также СДПМ имеют компактную конструкцию. Структура СДПМ делает их значительно меньше и легче, чем аналогичные асинхронные двигатели. СДПМ до 40 процентов более компактный, чем аналогичный асинхронный двигатель. Они соответствуют типоразмеру, который меньше на два стандартных размера, что создает возможность для более компактной конструкции машины. К тому же СДПМ весит на 50 процентов меньше и его инерция на 60 процентов ниже, чем у аналогичного асинхронного двигателя.

Проектирование электрической машины как эвристический процесс – не гарантирует нахождение лучшего решения. Необходимы методы, дополняющие опыт и интуицию проектировщика для нахождения оптимального (рационального) решения. Топологическая оптимизация на данный момент выполняется с помощью метода конечных элементов для снижения массы и улучшения жесткостных характеристик конструкций. Предлагаемый метод позволяет перенести топологическую оптимизацию на электромагнитные процессы в СДПМ для определения направления намагниченности постоянных магнитов, количества фаз и витков обмоток, размеров пазов статора и постоянных магнитов с целью повышения КПД и надежности электрической машины при заданных массогабаритных показателях.

 

Ключевые слова

 

синхронный двигатель, постоянные магниты, топологическая оптимизация, энергоэффективность

 

Список использованной литературы

 

  1. Грачева Е.И., Садыков Р.Р., Хустнутдинов Р.Р. Сравнительный анализ методов и погрешностей расчета потерь активной мощности в низковольтных цеховых сетях // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018. Т. 20. № 9 – 10. С. 13 – 24.
  2. Петров Т.И., Сафин А. Р., Ившин И. В., Цветков А. Н., Корнилов В. Ю. Модель системы управления станком-качалкой на основе синхронных двигателей с бездатчиковым методом // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. 2018. №7-8.
  3. Bashin K.A., Torsunov R.A., Semenov S.V. Methods of topological optimization of structures used in the aerospace industry // Bulletin of the PNRPU. Aerospace engineering. 2017. №4 (51).
  4. Huang, Z., Fang J. Multiphysics Design and Optimization of High-Speed Permanent-Magnet Electrical Machines for Air Blower Applications. IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2016. – №63. – P.2766.
  5. Li, C., Kim, I.Y. Multi-material topology optimization for automotive design problems (2018) Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 232 (14), pp. 1950-1969.
  6. Petrov, T.I., Safin, A.R., Ivshin, I.V., Tsvetkov, A.N., Kornilov, V.Y. The Prospects of Using a Synchronous Machine with Permanent Magnets in the Oil Industry (2018) 2018 14th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering, APEIE 2018 – Proceedings, article № 8546157, pp. 336-338
  7. Song, Y., Feng H., Zuo Z., et.al. Comparison Research on Different Injection Control Strategy of CI Free Piston Linear Generator in One-time Starting Process // Energy Procedia. – 2014. – № 61. – P. 1597.
  8. Sun, X., Shi Z., Chen L. Internal model control for a bearingless permanent magnet synchronous motor based on inverse system method. IEEE Transactions on Energy Conversion. – 2016. – № 31. – P.1539.

 

Дата публикация

2023-10-26