Методы проектирования и разработка тихоходных синхронных магнитоэлектрических машин в составе электротехнических комплексов

Объект исследования: Тихоходные синхронные машины с постоянными магнитами в составе электротехнических комплексов в модельном ряду ВЭУ мощностью до 30 кВт, ЛМЭП длинноходовых поршневых компрессоров с возможностью сжатия газа до давления 2 МПа одной ступенью, испытательных стендов для исследования вязкоупругих свойств опытных образцов эластомеров. Цель работы: создание и совершенствование тихоходных синхронных магнитоэлектрических машин вращательного и возвратно-поступательного движения в составе электротехнических комплексов на основе разработки и реализации методов их проектирования. Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи: -разработать методы, подходы и алгоритмы оптимального проектирования энергоэффективных тихоходных СМПМ вращательного и возвратно-поступательного движения в составе ВЭТК генерирования электрической энергии и электропривода на основе анализа процессов энергопреобразования тихоходных СМПМ в составе электротехнического комплекса с учетом особенностей рабочего процесса и внешних воздействующих факторов. - выбрать критерии оптимальности, построить целевую функцию, используемую для решения задачи оптимизации конструкции тихоходных СМПМ, и установить в аналитическом виде взаимосвязь конструктивных параметров с энергетическими показателями работы тихоходных СМПМ, обеспечивающих максимально возможный КПД электромеханического преобразователя при минимуме массы используемых активных материалов. - построить 2D и 3D математические модели тихоходных СМПМ на основе уравнений магнитного поля с использованием рекуррентных соотношений для определения функции магнитного потока и векторного магнитного потенциала в узлах регулярной триангуляционной сети, полученных на основе метода конечных элементов. - разработать новые конструктивные схемы тихоходных СМПМ в составе ВЭТК и исследовать влияние конструктивных параметров на энергетические показатели работы в нормальном и аварийном режимах с учетом особенностей рабочего процесса. - разработать алгоритмы и программы оптимизации новых конструкций тихоходных СМПМ в составе ВЭТК, удовлетворяющих выбранному критерию оптимальности (максимуму КПД, максимуму тягового усилия) в соответствии с техническим заданием на проектирование. -выполнить исследование пусковых и эксплуатационных характеристик тихоходных СМПМ в составе ВЭУ с системой управления, основанной на применении алгоритмов нечеткой логики, а также ЛМЭП длинноходового одноступенчатого поршневого компрессора и аппаратно-программного измерительного комплекса для испытания вязкоупругих свойств опытных образцов эластомеров. -разработать рекомендации по оптимальному проектированию энергоэффективных тихоходных СМПМ в составе электротехнических комплексов генерирования электроэнергии и линейного электропривода. Обоснованность и достоверность результатов. Достоверность результатов определяется корректностью постановок задач, обоснованностью принятых допущений и адекватностью используемых при исследованиях математических моделей и методов, а также сопоставлением с данными исследований других авторов, качественным совпадением и согласованностью результатов расчета и экспериментальных данных, апробацией предварительных и окончательных результатов диссертационной работы. Область применения: применение синхронных машин с постоянными магнитами в составе электротехнических комплексов генерирования электроэнергии и электропривода конкретного назначения