CC BY
46
ISSN 1992-6502 (Print) Вестник УГАТУ ISSN 2225-2789 (Online)
2018. Т. 22, № 4 (82). С. 94-100 http://journal.ugatu.ac.ru
УДК 621.313
К ВОПРОСУ ВЫБОРА КОНСТРУКЦИОННЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА С ГИБРИДНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ
12 3
А. Н. Варюхин , В. С. Захарченко , Ф. Р. Исмагилов , В. Е. Вавилов4 , М. В. Гордин5
1 a.varyukhin@yandex.ru, 2 zvs002@ciam.ru, 3 avv_775@list.ru, 4 s2_88@mail.ru, 5 vv_1345@mail.ru
1 2' 5 ФГУП «Центральный институт авиационного моторостроения имени П. И. Баранова»
(ЦИАМ им. П. И. Баранова) 3' 4 ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет» (УГАТУ)
Поступила в редакцию 31.10.2018
Аннотация. Представлены исследования и алгоритм выбора конструкционных схем электрического генератора летательного аппарата с гибридной силовой установкой. При этом учитываются требования отказоустойчивости при максимальной плотности энергии и максимальном коэффициенте полезного действия. В рамках данного исследования рассматривались две конструкции: с распределенной и зубцовой обмотками. Процесс выбора конструкционной схемы электрического генератора основывался на численной оптимизации с помощью генетических алгоритмов для определения оптимальных геометрических размеров и последующем анализе ключевых преимуществ каждой схемы.
Ключевые слова: электрические генераторы; гибридная силовая установка; летательные аппараты; конструктивные схемы; зубцовая обмотка; распределенная обмотка.
ВВЕДЕНИЕ
Летательные аппараты (ЛА) с гибридной силовой установкой (ГСУ) находят широкое применение как в гражданской, так и в военной технике. Это обусловлено рядом их существенных преимуществ, такими как бесшумность, высокая топливная эффективность и экологичность [1-3].
В ЛА с ГСУ тепловой двигатель вращает ротор электрического генератора (ЭГ) с постоянной частотой, которая является оптимальной для теплового двигателя, исходя из топливного потребления и степени износа его узлов. Это повышает надежность ЛА и обеспечивает их малошумность. Применение ГСУ значительно повышает живучесть ЛА.
Так как ЭГ является основным источником энергии, обеспечивающим полет ЛА, то эффективность всего ЛА определяется в том числе и характеристиками генератора. Из-за ограниченности мощности теплового двигателя и частоты вращения его вала, а также
ограниченности габаритных размеров для размещения ЭГ для ГСУ предъявляются особенно жесткие требования по массогаба-ритным показателям, плотности энергии, коэффициенту полезного действия и отказоустойчивости [4-6].
Из требований к массогабаритным показателям и максимальной плотности мощности наиболее эффективным решением для ГСУ является ЭГ с постоянными магнитами (ПМ). Данная конструктивная схема для ГСУ рассматривается в работах [7-13]. Вместе с тем основной проблемой ЭГ является их невысокая отказоустойчивость. Из работ [14-16] известно, что существует несколько основных способов повышения отказоустойчивости ЭГ с полупроводниковым преобразователем: использование полупроводниковых преобразователей с избыточным числом полупроводников или отказоустойчивых конструктивных схем (КС) полупроводниковых преобразователей, а так
же повышение числа фаз ЭГ. При этом увеличение числа фаз является наиболее дешевым и действенным способом повышения надежности ЭГ. Поэтому наиболее часто в ЛА с ГСУ используются многофазные ЭГ.
Хотя в работах [7-16] описаны различные конструктивные схемы ЭГ, но они все сводятся к выбору ЭГ с зубцовой обмоткой. Однако зубцовая обмотка имеет существенный недостаток из-за значительной пространственной гармоники МДС и создаваемых ею потерями в постоянных магнитах. Процесс выбора КС ЭГ в работах [7-16] сводится лишь к общему качественному анализу без четкого алгоритма, который бы формализовал процесс выбора ЭГ.
ВЫБОР КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ЭГ
В данной статье представлен алгоритм и описан процесс выбора КС ЭГ для ГСУ мощностью 350-500 кВт с учетом требований отказоустойчивости при максимальной плотности энергии и максимальном коэффициенте полезного действия. Процесс выбора конструкции ЭГ основан на анализе основных ключевых преимуществ каждой из рассматриваемых конструкций. Тем самым он схож с алгоритмом, предложенным в [17]. Но в отличие него в нашем алгоритме каждая из рассматриваемых конструкций перед оценкой ее ключевых преимуществ подвергается численной оптимизации с помощью генетического алгоритма, что позволяет определить ее оптимальные геометрические размеры. Для ограничения рассматриваемых вариантов в рамках данного исследования рассматриваются две конструкции: с распределенной и зубцовой обмотками. В отличие от известных работ с помощью оптимизации генетическими алгоритмами определяются такие геометрические размеры ЭГ, при которых КС с распределенной обмоткой эффективнее КС с зуб-цовой обмоткой при одинаковых габаритных размерах. Данный результат позволяет создать ЭГ с максимальным коэффициентом полезного действия и минимальными мас-согабаритными показателями.
Выбор КС ЭГ осуществлялся путем сравнения двух КС по ряду основных кри-
териев с учетом весовых коэффициентов. Каждая из сравниваемых КС должна обладать оптимальными геометрическими размерами и максимальным коэффициентом полезного действия, которые были определены в результате численной оптимизации с помощью генетических алгоритмов. Таким образом, предлагаемый алгоритм условно можно представить в виде четырех основных шагов: выбор сравниваемых КС; многодисциплинарное проектирование каждой из выбранных КС; численная оптимизация геометрических размеров и выбор наилучшей КС на основе ключевых преимуществ с учетом весовых коэффициентов.
Так как при выборе КС ЭГ сравниваются оптимизированные варианты, то на данном шаге может применяться метод весовых коэффициентов. Эффективность каждой из рассматриваемых КС определяется двумя функциями, предложенными нами в [18]:
m *
Q • = 2 knF ,
min m=l m n *
Q = 2 knF ,
max n=l n
(l) (2)
где Q , Q - минимальная и макси-min max
мальная оценка КС; k - весовой коэффи-
n
циент критерия оптимальности электриче-
*
ской машины; F - относительный крите-
n
рий оптимальности электрической машины,
величина которого должна быть макси*
мальна; F - относительный критерий оп-
m
тимальности электрической машины, величина которого должна быть минимальна.
В выражение (l) входят все критерии оптимальности КС ЭГ, которые должны быть минимальны, а в выражение (2) - те, которые максимальные. Тогда очевидно, что из двух КС ЭГ эффективнее та, у которой Q меньше, чем у конкурирующего min
варианта, а Q не меньше, чем у конку-
max
рирующего варианта.
Объект исследования предназначен для использования в транспортной отрасли, поэтому основными критериями (ключевыми
преимуществами) его эффективности по мере релевантности являются критерии, которые должны быть минимальными:
- массовые характеристики; в данном случае наиболее эффективным считается ЭГ, обладающий минимальной массой;
- габаритная длина ЭГ; так как ГСУ имеют крайне ограниченное место для установки электрических машин, данный критерий является основным при выборе КС;
- потери в постоянных магнитах ротора; данный критерий выделен отдельно из общих потерь, так как теплоотвод от быстро-вращающегося ротора очень затруднителен;
- потери в ЭГ за исключением потерь в роторе;
- минимальная стоимость материалов ЭГ без учета технологичности изготовления (технологичность изготовления выведена в отдельный критерий).
Критерии, которые должны быть максимальными:
- отказоустойчивость электрической машины; этот критерий очевиден, исходя из поставленных задач, и является практически основным при выборе оптимальной КС;
- технологичность. В данном случае максимальной технологичностью обладает ЭГ, который можно изготовить за меньшее число технологических операций. Например, статор ЭГ с зубцовой обмоткой более технологичен, чем у ЭГ с распределенной обмоткой. Но для минимизации потерь в роторе ЭГ с зубцовой обмоткой необходимо магниты выполнять шихтованными в осевом направлении, что делает технологию изготовления ротора ЭГ с зубцовой обмоткой более сложной, чем у ЭГ с распределенной.
Так как все эти критерии имеют различные единицы измерения, то при их оценке они рассматривались в относительных единицах. Для критериев, входящих в Q :
_ Еп
п ^
ЕУ
(3)
наилучшее значение критерия, рассчитанного для сравниваемых КС.
Для критериев, входящих в Q , дан-
шт
ная зависимость имеет обратный характер.
Объектом исследования был выбран магнитоэлектрический стартер-генератор с высококоэрцитивными постоянными магнитами для с ГСУ мощностью 350-500 кВт, работающий на выпрямитель. Для обеспечения высокой отказоустойчивости ЭГ при минимальном удорожании всей системы ЭГ рассматриваются две КС: шестифазный ЭГ и ЭГ с распределенной обмоткой 3*2. В ЭГ с распределенной обмоткой 3*2 полупроводниковые элементы выпрямителя выполнены с избыточным напряжением и токами. Это позволяет достаточно эффективно обеспечить отказоустойчивость не только ЭГ, но и его силовой электроники.
КОНСТРУКЦИЯ С ЗУБЦОВОЙ
КОНЦЕНТРИЧЕСКОЙ ШЕСТИФАЗНОЙ ОБМОТКОЙ
В первом приближении с точки зрения минимальных габаритных показателей эффективной является КС с зубцовой обмоткой, применение которой позволит значительно уменьшить лобовой вылет обмотки и количество пазов на полюс и фазу, тем самым упростить технологию изготовления. Однако помимо положительных сторон зубцовой концентрической обмотки есть и слабые стороны. При ее использовании значительно проявляется пространственная гармоника МДС, что приводит к значительным потерям на вихревые токи в постоянных магнитах и вызванных ими перегревов постоянных магнитов. В работе [19] доказано, что оптимальным количеством полюсов в шестифазном ЭГ с зубцовой концентрической обмоткой с точки зрения минимальных потерь в постоянных магнитах, отказоустойчивости и энергетических характеристик является 14. При этом число пазов на статоре должно составлять 24. Особенно потери будут проявляться при высоких частотах вращения ротора.
где Е - критерий, рассчитанный для опре-
деленной КС в размерных единицах;
у _
КОНСТРУКЦИЯ С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБМОТКОЙ 3x2
Другой конкурирующей КС, которая рассматривается в данной работе, является КС
С распределенной обмоткой. В отличие от зубцовой она обладает большим осевым габаритным размером за счет лобовых частей, но при этом более низкими потерями на вихревые токи в постоянных магнитах и бандажной оболочке ротора. Для повышения отказоустойчивости ЭГ рассматривается КС, состоящая из двух трехфазных обмоток, смещенных на 30 электрических градусов.
После выбора сравниваемых КС следующим этапом было многодисциплинарное проектирование выбранных КС, которое включало в себя электромагнитные расчеты, расчеты динамики ротора и его механической прочности, а также оценку теплового состояния ЭГ. Результаты многодисциплинарного проектирования более полно раскрыты в следующих разделах.
ОПТИМИЗАЦИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ СРАВНИВАЕМЫХ КС
На данном этапе рассчитанные в результате многодисциплинарного проектирования геометрические размеры рассматриваемых КС оптимизировались с помощью генетического алгоритма. При оптимизации определялась оптимальная толщина постоянных магнитов, немагнитный зазор, оптимальная геометрия паза и высота ферромагнитного пазового клина. Критериями оптимизации для каждой из рассматриваемых КС являлись минимальные потери на вихревые токи в постоянных магнитах, максимальная плотность энергии и максимальный коэффициент полезного действия.
На первом шаге генетического алгоритма для определенной КС ЭГ формируется популяция из 30 особей. Популяция формируется случайным образом для выбранных критериев.
После набора популяции оценивается эффективность каждой особи по заданному критерию в заданном диапазоне изменения геометрических размеров. Далее с помощью метода Парето определяется оптимальный набор геометрических размеров для определенной КС.
В каждой модели учитывалось изменение характеристик постоянного магнита с учетом температурного воздействия.
Изначально при оптимизации оценивалось влияние величины немагнитного зазора КС ЭГ на их выходные характеристики. С одной стороны, немагнитный зазор ограничен механической прочностью ротора, с другой -с увеличением воздушного зазора уменьшается магнитная индукция в нем, а также уменьшается размагничивающее действие реакции якоря. Все это приводит к нелинейной зависимости выходной мощности ЭГ от величины немагнитного зазора.
В результате оптимизации величины немагнитного зазора было установлено, что в варианте с распределенной обмоткой размагничивающее действие реакции якоря меньше, чем для варианта с зубцовой концентрической шестифазной обмоткой.
МИНИМИЗАЦИЯ ПОТЕРЬ НА ВИХРЕВЫЕ ТОКИ В ПОСТОЯННЫХ МАГНИТАХ РОТОРА
Одной из основных проблем ЭГ являются потери на вихревые токи в постоянных магнитах, которые ведут к перегреву постоянных магнитов и их размагничиванию. Особенно эта проблема имеет место в КС ЭГ с зубцовой концентрической шестифаз-ной обмоткой.
Одним из методов снижения влияния вихревых токов является шихтование постоянных магнитов в аксиальном направлении и электрическая изоляция секторов постоянных магнитов друг относительно друга. При этом контур прохождения вихревых токов в теле каждого постоянного магнита уменьшается, таким образом минимизируется влияние вихревых токов в постоянных магнитах. При этом на этапе оптимизации важно определить такую аксиальную длину постоянных магнитов, при которой потери на вихревые токи в постоянных магнитах будут минимальны при минимальной сложности изготовления. Кроме того, аксиальная толщина сектора постоянного магнита влияет на коэффициент заполнения ротора постоянными магнитами.
На рис. 1 показана картина распределения потерь на вихревые токи в постоянных магнитах без шихтования их в аксиальном направлении для варианта с зубцовой концентрической обмоткой и распределенной обмоткой 3^2, соответственно. Значения
потерь на вихревые токи в варианте с зуб-цовой концентрической обмоткой больше варианта с распределенной обмоткой 3*2 в 25,5 раза, причем площадь потерь в распределенной обмотке 3*2 почти в 2,5 раза меньше.
а)
б)
Рис. 1. Потери на вихревые токи в постоянных магнитах для ЭГ:
а - с зубцовой обмоткой; б - распределенной обмоткой 3*2
Полученные результаты расчетов были преобразованы в численные значения ключевых критериев, приведенных выше. Численные значения критериев приведены в табл. 1 (КС1 - с зубцовой обмоткой, а КС2 -с распределенной обмоткой 3*2).
Очевидно, что в случае применения весовых коэффициентов, равных единице, из двух КС нет оптимальных. Обе топологии имеют похожие технические параметры, что получено благодаря оптимизации их геометрических размеров, а не сравнению, как это делается в известных работах с неоптимальными КС. Данный факт показывает эффективность предложенного алгоритма выбора КС.
При оценке стоимости учитывалось, что для КС с зубцовой обмоткой требуется
больший объем постоянных магнитов и железа статора, а для КС с распределенной обмоткой - больший объем меди. Поскольку постоянные магниты и электротехническая сталь дороже меди, итоговая стоимость ЭГ с распределенной обмоткой получается меньше.
При оценке технологичности учитывался тот факт, что укладка и изготовление зубцовой обмотки значительно проще, чем изготовление и укладка распределенной обмотки. Но изготовление ротора в КС с зубцовой обмоткой значительно сложнее из-за шихтования постоянных магнитов по сравнению с КС с распределенной обмоткой. Поэтому в целом технологичность изготовления КС с распределенной обмоткой не более чем на 5% сложнее по сравнению с распределенной.
Таблица 1
Ключевые преимущества сравниваемых КС с оптимизированными геометрическими размерами
Параметры КС1 КС2
Массовые характеристики 1 0,82
Габаритная длина ЭГ 0,95 1
Потери в постоянных магнитах ротора 1 0,26
Потери в ЭГ за исключением потерь в роторе 0,8 1
Минимальная стоимость материалов ЭГ без учета технологичности изготовления 1 0,92
Q . mm 4,75 4
Отказоустойчивость электрической машины 1 0,8
Технологичность 1 0,95
Q max 2 1,75
Преимуществом, которое имеет КС с зубцовой обмоткой, является высокая отказоустойчивость, обусловленная тем, что лобовые части ЭГ с зубцовой обмоткой не перекрываются друг с другом. У распределенной обмотки данное преимущество отсутствует. Но так как у обоих КС лобовые части погружены в масло, которое является диэлектриком, то данное преимущество не является определяющим.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, очевидно, что КС с зуб-цовой обмоткой для ЭГ с рассматриваемой
мощностью и уровнем потерь имеют незначительные преимущества по сравнению с топологией с распределенной обмоткой. Из-за того, что ЭГ с 6-фазной зубцовой обмоткой подвержен значительным перегревам постоянных магнитов, то выбирается конструктивная схема с распределенной обмоткой 3x2.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ganev E. Selecting the Best Electric Machines for Electrical Power Generation Systems // IEEE Electrication Magazine, 2014. V. 2, №. 4. P. 13-22. [ E. Ganev, "Selecting the Best Electric Machines for Electrical Power Generation Systems", in IEEE Electrication Magazine, vol. 2, no. 4, pp. 13-22, 2014. ]
2. Gieras J. F. High speed machines // Advancements in Electric Machines (Power Systems), 2008. P. 81-113. [ J. F. Gieras, "High speed machines", in Advancements in Electric Machines (PowerSystems), pp. 81-113, 2008. ]
3. Design Aspects of a High Speed Permanent Magnet Synchronous Motor/Generator for Flywheel Applications / A. Nagorny [et al.] // NASA/TM-2005-213651, 2005. P. 1-7. [ A. Nagorny, et al., "Design Aspects of a High Speed Permanent Magnet Synchronous Motor/Generator for Flywheel Applications", in NASA/TM-2005-213651, pp. 1-7, 2005. ]
4. Design of electromagnetic field of permanent magnet generator for VTOL series-hybrid UAV / Yun J. [et al.] // 2015 18th International Conference on Electrical Machines and Systems, ICEMS 2015, 2016. P. 83-86. [ J. Yun, et al., "Design of electromagnetic field of permanent magnet generator for VTOL series-hybrid UAV", in 2015 18th International Conference on Electrical Machines and Systems, ICEMS 2015, pp. 83-86, 2016. ]
5. Besnard J.-P., Biais F., Martinez M. Electrical rotating machines and power electronics for new aircraft equipment systems // ICAS-Secretariat - 25th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, 2006. P. 1-9. [ J. P. Besnard, F. Biais, M. Martinez, "Electrical rotating machines and power electronics for new aircraft equipment systems", in ICAS-Secretariat - 25th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, pp. 1-9, 2006. ]
6. Secttnde R. R., Macosko R. P., Repas D. S. Integrate Engine- generator concept for aircraft electric secondary power // National aeronautics and space administration. Washington, D. C., NASA/TM X 2579, 1972, P. 1-7. [ R. R. Secttnde, R. P. Macosko, D. S. Repas, "Integrate Engine-generator concept for aircraft electric secondary power", in National aeronautics and space administration. Washington, D. C., NASA/TM X 2579, pp. 1-7, 1972. ]
7. High-Speed Electrical Machines: Technologies, Trends, and Developments / D. Gerada [et al.] // IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2014. V. 61, №. 6. P. 2946-2959. [ D. Gerada, et al., "High-Speed Electrical Machines: Technologies, Trends, and Developments", in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 61, no. 6, pp. 2946-2959, 2014. ]
8. Borisavljevic A., Polinder H., Ferreira J. On the Speed Limits of Permanent-Magnet Machines // IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2010. V. 57, №. 1. P. 220-227. [ A. Borisavljevic, H. Polinder, J. Ferreira, "On the Speed Limits of Permanent-Magnet Machines", in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 57, no. 1, pp. 220-227, 2010. ]
9. Uzhegov N., Pyrhonen J., Shirinskii S. Loss minimization in high-speed Permanent Magnet Synchronous Machines with tooth-coil windings // 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2013. Р. 2960-2965. [ N. Uzhegov, J. Pyrhonen, S. Shirinskii, "Loss minimization in high-speed Permanent Magnet Synchronous Machines with tooth-coil windings", in 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, pp. 2960-2965, 2013. ]
10. Design considerations for the tooth shoe shape for high-speed permanent magnet generators / Zhang H. [et al.] // IEEE Transactions on Magnetics, 2015. V. 51, №. 11. P. 1-4. [ Zhang H., et al., "Design considerations for the tooth shoe shape for high-speed permanent magnet generators", in IEEE Transactions on Magnetics, vol. 51, no. 11, pp. 1-4, 2015. ]
11. Zhang Y., McLoone S., Cao W. Electromagnetic Loss Modeling and Demagnetization Analysis for High Speed Permanent Magnet Machine // IEEE Transactions on Magnetics, 2017. No. 99. P. 1-5. [ Y. Zhang, S. McLoone, W. Cao, "Electromagnetic Loss Modeling and Demagnetization Analysis for High Speed Permanent Magnet Machine", in IEEE Transactions on Magnetics, no. 99, pp. 1-5, 2017. ]
12. Multidisciplinary Design of Ultra-High Speed Electric Machines / F. Ismagilov [et al.] // IEEE Transactions on Energy Conversion, 2018. V. 33, №. 3. 8283793. P. 1203-1212. [ F. Ismagilov, et al., "Multidisciplinary Design of Ultra-High Speed Electric Machines", in IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 33, no. 3, 8283793, pp. 1203-1212, 2018. ]
13. Grobler A. J., Holm S. R., van Schoor G. Empirical parameter identification for a hybrid thermal model of a high speed permanent magnet synchronous machine // IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2018. V. 65, №. 2. P. 1616-1625. [ A. J. Grobler, S. R. Holm, G. van Schoor, "Empirical parameter identification for a hybrid thermal model of a high speed permanent magnet synchronous machine", in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 65, no. 2, pp. 1616-1625, 2018. ]
14. Operation of fault tolerant machines with winding failures / J. A. Haylock [et al.] // IEEE Transactions on Energy Conversion, 1999. V. 14. P. 1490-1495. [ J. A. Haylock, et al., "Operation of fault tolerant machines with winding failures," in IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 14, pp. 14901495, 1999. ]
15. Fault-tolerant permanent magnet machine drives / B. C. Mecrow [et al.] // IEE Proceedings Electric Power Applications, 1996. V. 143. P. 437-442. [ B. C. Mecrow, et al., "Fault-tolerant permanent magnet machine drives," in IEE Proceedings Electric Power Applications, vol. 143, pp. 437-442, 1996. ]
16. Mitcham A. J., Antonopoulos G., Cullen J. J. A. Implications of shorted turn faults in bar wound PM machines // Electric Power Applications, IEE Proceedings, 2004. V. 151. P. 651-657. [ A. J. Mitcham, G. Antonopoulos, J. J. A. Cullen, "Implications of shorted turn faults in bar wound PM machines," in Electric Power Applications, IEE Proceedings, vol. 151, pp. 651-657, 2004. ]
17. Multidisciplinary Design Process of a 6-Slot 2-Pole High-Speed Permanent-Magnet Synchronous Machine / N. Uzhegov [et al.] // IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2016. V. 63, №. 2. P. 784-795. [ N. Uzhegov, et al., "Multidisciplinary Design Process of a 6-Slot 2-Pole High-Speed Permanent-Magnet Synchronous Machine", in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 63, no. 2, pp. 784-795, 2016. ]
18. High-speed generator with tooth-coil winding, permanent magnets and new design of a stator magnetic core
made from amorphous alloy / F. Ismagilov [et al.] // 2018 25th International Workshop on Electric Drives: Optimization in Control of Electric Drives, IWED 2018 - Proceedings, 2018. P. 1-5. [ F. Ismagilov, et al., "High-speed generator with tooth-coil winding, permanent magnets and new design of a stator magnetic core made from amorphous alloy", in 2018 25th International Workshop on Electric Drives: Optimization in Control of Electric Drives, IWED 2018 - Proceedings, рр. 1-5, 2018. ]
19. Ismagilov F. R., Vavilov V. E., Karimov R. D. Improving the Efficiency of Electrical High-rpm Generators with Permanent Magnets and Tooth Winding // Progress In Electromagnetics Research M, 2018. V. 63. P. 93-105. [ F. R. Ismagilov, V. E. Vavilov, R. D. Karimov, "Improving the Efficiency of Electrical High-rpm Generators with Permanent Magnets and Tooth Winding," in Progress In Electromagnetics Research M, vol. 63, pp. 93-105, 2018. ]
ОБ АВТОРАХ
ВАРЮХИН Антон Николаевич, канд. техн. наук, старший научный сотрудник «Лаборатории автономных систем» (МФТИ(ГУ), 2005). Исследования в обл. гидродинамики морских летательных аппаратов, скоростной гидродинамики.
ЗАХАРЧЕНКО Виктор Савельевич, зам. начальника отдела 006 «Электрические (гибридные) силовые установки, системы и летательные аппараты», канд. техн. наук, доц.
ИСМАГИЛОВ Флюр Рашитович, зав. каф. электромеханики, проф. Дипл. инженер-электромеханик (УАИ, 1973). Д-р техн. наук (УГАТУ, 1998). Иссл. в обл. электромеханических преобразователей энергии.
ВАВИЛОВ Вячеслав Евгеньевич, доц. каф. электромеханики. Дипл. инженер-электромеханик (УГАТУ, 2010). Канд. техн. наук (УГАТУ, 2013). Иссл. в обл. электромеханических преобразователей энергии.
ГОРДИН Михаил Валерьевич, ген. директор ФГУП «Центральный институт авиационного моторостроения им. П. И Баранова». Дипл. инженер (МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1993). Дипл. Института бизнеса и экономики Академии народного хозяйства при Правительстве РФ (1996).
METADATA
Title: To the question of the design selection of the electric
generator of the aircraft with a hybrid power installation. Authors: A. N. Varyukhin 1, V. S. Zakharchenko 2,
F. R. Ismagilov 3, V. Ye. Vavilov 4, M. V. Gordin 5 Affiliation:
1 2 5Central Institute for Aviation Motor Development named after P. I. Baranov (CIAM), Russia 3 4 Ufa State Aviation Technical University (USATU), Russia. Email: 1 a.varyukhin@yandex.ru, 2 zvs002@ciam.ru,
3 avv_775@list.ru, 4 s2_88@mail.ru, 5 vv_1345@mail.ru Language: Russian.
Source: Vestnik UGATU (scientific journal of Ufa State Aviation Technical University), vol. 22, no. 4 (82), pp. 94-100, 2018. ISSN 2225-2789 (Online), ISSN 1992-6502 (Print). Abstract: The paper presents the research and algorithm for the design selection of an electric generator of an aircraft
with a hybrid power plant. This takes into account the requirements of fault tolerance at maximum power density and maximum efficiency. As part of this study, two designs were considered: with distributed and tooth-coil windings. The design selection process of an electric generator was based on numerical optimization using genetic algorithms to determine the optimal geometric dimensions and the subsequent analysis of the key advantages of each designs.
Key words: electric generators; hybrid power plant; aircraft; design diagrams; tooth-coil winding; distributed winding
About authors:
VARYUKHIN, Anton Nikolayevich, Senior Researcher of the Laboratory of Autonomous Systems (MIPT 2005), Ph.D.
ZAKHARCHENKO, Viktor Savelievich, Deputy Head of Department 006 "Electric (hybrid) power plants, systems and air-crafts", Ph.D., associate professor.
ISMAGILOV, Flyur Rashitovich, Head of the Department of Electromechanics, prof. Dipl. in Electrical Engineering (Ufa aviation Institute, 1973). Dr. of Tech. Sci. (USATU, 1998).
VAVILOV, Viacheslav Evgenievich, Associate Professor Elec-trome-chaniki. Dipl. in Electrical Engineering (USATU, 2010). Ph.D. in Electrical Engineering (USATU, 2013).
GORDIN, Mikhail Valeryevich, General Director of Central Institute of Aviation Motors, named after P.I. Baranova. Dipl. engineer (Bauman Moscow State Technical University, 1993).
