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

Реєстраційний номер

0826U005307, Дисертація доктора філософії

На здобуття

Доктор філософії

Дата захисту

15-09-2026

Статус

Запланована   Чому дисертація має статус "Запланована"?

Назва роботи

Втрати в безпазових магнітоелектричних машинах

Здобувач

Ісаєв Євген Вікторович,

Керівник Пєтухов Ігор Сергійович
Опонент Дунєв Олексій Олександрович
Опонент Васьковський Юрій Миколайович
Рецензент Попович Олександр Миколайович
Рецензент Гребеніков Віктор Володимирович

Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист

Інститут електродинаміки Національної академії наук України

Опис

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.

Дата реєстрації

2026-09-24

Додано/оновлено в НРАТ

2026-09-24 / 2026-09-24