Силовые электромеханические системы с высококоэрцитивными постоянными магнитами

Актуальность темы исследования: современный этап совершенствования электромеханических преобразователей энергии, в том числе создание силовых электромеханических систем с высококоэрцитивными постоянными магнитами (СЭМС с ВПМ) выдвигает проблему повышения точности методологии проектирования СЭМС с ВПМ, при одновременной тенденции ее упрощения.Недостаточный уровень теоретической проработки различных аспектов этой проблемы связан со сложным характером физических процессов в ВПМ, нелинейностями и неоднородностями активных элементов СЭМС с ВПМ, вызванными как технологическими погрешностями, так и свойствами материалов из которых они изготовлены. В связи с этим основной задачей данного проекта является исследование физических процессов в ВПМ и формирование, на основе данных исследований, фундаментальной научной базы, позволяющей максимально упростить методологию проектирования СЭМС с ВПМ, при одновременном повышении точности ее результатов. Степень разработанности темы: анализ научно-технической документации в заявленной области показал, что РФ данная область является малоизученной, большая часть результатов была получена в конце 80–90 годов прошлого века. Исследованием СЭМС с ВПМ посвящены работы таких авторов, как В.А. Балагурова, Ф.Ф. Галтеева, А.Н. Ледовского, Д.А. Бута, А.И. Бертинова и многих других. Однако, появление новых типов ВПМ, таких как, NdFeB, превосходящих по своим энергетическим характеристикам исследованные ранее и описанные в литературе ВПМ, ставит задачу расширения и дополнения известной теоретической базы. Кроме того отечественные и зарубежные авторы анализируют физические процессы в СЭМС с ВПМ применительно для конкретной системы (например, генераторов, муфт, двигателей), хотя, процессы в конкретных системах имеют общий характер, другими словами, отдельные части теории генераторов с ВПМ, двигателей, гибридных магнитных подшипников это частные случаи общей теории. Цели и задачи исследования: Целью данной работы является обобщение теории СЭМС с ВПМ и исследования особенностей применения NdFeB в СЭМС. Для выполнения этой работы рассматриваются три типа СЭМС с ВПМ: быстроходные магнитоэлектрические генераторы (БМГ), гибридные магнитные подшипники (ГМП) и электромеханические преобразователи колебательного типа (ЭПКТ), разрабатывается обобщенная математическая модель БМГ с ВМП на ГМП, описывающая электромагнитные и электромеханические процессы с учетом энергетических характеристик постоянных магнитов. Отдельные разделы работы посвящены методам повышения характеристик ВПМ, вопросам устойчивости гибридных магнитных подшипников и анализу применения ГМП в качестве информационно-измерительных элементов. В работе решается задача многомерной и многокритериальной оптимизации БМГ и ГМП. Для подтверждения теоретических выводов авторами проводятся экспериментальные исследования и четырехмерное (с учетом координаты времени) компьютерное моделирование.