Дисертація доктора філософії. Ісаєв Євген Вікторович. Втрати в безпазових магнітоелектричних машинах

Registration Number

0826U005307, PhD dissertation

Status

Доктор філософії

Date

15-09-2026

popup.evolution

o   Чому дисертація має статус "Запланована"?

Title

Losses in Slotless Magnetoelectric Machines

Author

Yevhen Isaiev,

popup.head Ihor S. Pietukhov
popup.opponent Oleksii Duniev
popup.opponent Yurii M. Vaskovskyi
popup.review Oleksandr M. Popovych
popup.review Viktor V. Hrebenikov

popup.rada

Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine

Description

АНОТАЦІЯ Ісаєв Є.В. Втрати в безпазових магнітоелектричних машинах – кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка». – Інститут електродинаміки, НАН України, Київ, 2026. В дисертаційній роботі розв'язано актуальні наукові та практичні задачі з проблеми розробки та проектування безпазових магнітоелектричних двигунів з масивним ярмом статора а також таких двигунів з двома обертовими ярмами, що використовуються у електроприводі спеціального призначення. Причинами поширення магнітоелктричних машин є винайдення магнітотвердих матеріалів на основі неодиму, а також розвиток силової електроніки. Висока коерцитивна сила неодимових магнітів в свою чергу зробила можливим створення ефективною безпазову конструкцію магнітоелектричної машини. Хоча машина такої конструкції за енергетичними показниками поступається традиційній машині з зубчастим магнітопроводом, вона має корисні якості – набагато нижчу амплітуду пульсації обертового моменту, кращу лінійність характеристик та простоту конструкції. У зв’язку з сучасним станом, з’явилась потреба у здешевленні виробництва електричних двигунів та прискоренні процесу підготовки виробництва завдяки зі спрощенням конструкції. Таке спрощення можливе для моментних двигунів, робочий режим яких обмежується низькою швидкістю обертання ротора. В таких 3 двигунах можливо виготовити осердя статора масивним, що набагато прискорює процес підготовки виробництва. Це викликає необхідність обчислення втрат від вихрових струмів та їх впливу на обертовий момент. Разом з аналізом впливу масивного ярма статора на обертовий момент є завдання оцінювати втрати від вихрових струмів в магнітах і тепловий стан магнітів, який є критичним показником. Іншим заходом, що дозволяє створювати не тільки моментні двигуни, а й високообертові машини є виконання безпазової машини з двома обертовими масивними ярмами. Якщо в у випадку з масивним ярмом статора ключовим моментом є втрати в ньому, то у випадку з двома обертовими ярмами на перший план виходять втрати в обмотці та магнітах. Тому дослідження дисертаційної роботи спрямовано на дослідження втрат в безпазових магнітоелектричних моментних двигунах і їх впливу на обертовий момент та тепловий стан магнітів а також обмоток в умовах інтенсивного режиму роботи.Проведений в першому розділі аналіз магнітоелектричних двигунів радіальної та аксіальної конструкцій показав, що будь-яка з них може бути виконана безпазовою і, в тому числі, з масивним магнітопроводом статора за умов роботи в режимі моментного двигуна. Проведено також попередній аналіз впливу величини повітряного проміжку безпазової магнітоелектричної машини на основний магнітний потік. В другому розділі перелічено математичні моделі, які потрібно використати для моделювання електромагнітного поля в рухомому електропровідному середовищі, на основі яких слід обчислювати електромагнітний момент та втрати в магнітопроводах і відмічено, що магнітопровід є нелінійним середовищем, а постійний магніт можна моделювати, як лінійне середовище. Розглянуто також математичні моделі теплопередачі в твердому гомогенізованому середовищі, яким можна моделювати багатовиткову обмотку. Проаналізовано відомі моделі гомогенізації та обрано найбільш адекватні. Нарешті, розглянуто модель теплообміну нагрітих елементів конструкції з рухомим охолоджуючим повітрям. Зроблено висновок про те що всі потрібні моделі можуть бути реалізовані в середовищі програмного комплексу «COMSOL Multiphysics». При цьому приділено значну увагу задаванню та апроксимації даних характеристики намагнічування сталі магнітопроводу з метою отримання бажаної точності та надійної збіжності алгоритму розрахунку магнітного поля в нелінійному середовищі. Для реалізації тривимірної моделі побудовано складну нерівномірну сітку, що забезпечувала адекватне відображення поверхневого ефекту у сталевому ярмі статора і забезпечувало збіжність ітераційного процесу. Також було наголошено на необхідності апроксимації характеристики намагнічування сталі і підібрано апроксимаційну функцію, що забезпечує точність апроксимації характеристики намагнічування при значеннях магнітної індукції 1,5 … 2 Тл не більше 1,5 … 1,8%. Результати роботи дозволили отримати нові знання про показники такі нові конструкції магнітоелектричних двигунів, як моментні двигуни з масивним осердям статора та двигун з обома обертовими ярмами. Більшість результатів, отриманих у роботі наведено в відносних одиницях, що дає змогу оцінювати показники магнітоелектричних машин близьких за типорозмірами в тому числі за допомогою розроблених наближеною методикою розрахунку обертового моменту та оціночними співвідношеннями. Ключові слова: магнітоелектричний безпазовий двигун, постійні магніти, вихрові струми, гістерезис, втрати, обертовий момент, пульсації моменту, масивне ярмо.

Registration Date

2026-09-24

popup.nrat_date

2026-09-24 / 2026-09-24