CC BY
20УДК 620.9
Фураев В.В.
Оренбургский государственный университет (г. Оренбург, Россия)
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА В ПРОГРАММНОЙ СРЕДЕ FEMM 4.2
Аннотация: FEMM (Finite Element Method Magnetics) 4.2 - это программное обеспечение для анализа электромагнитных полей с использованием конечно-элементного метода. Оно особенно полезно для анализа и проектирования электромагнитных устройств, таких как электродвигатели, генераторы, трансформаторы, датчики и прочее. В данной статье будет описан процесс моделирования магнитопровода спроектированного бесконтактного электродвигателя постоянного тока с использованием программной среды Femm 4.2. Целью данного моделирования является получение картины магнитного поля внутри электродвигателя с изготовленным с помощью 3D печати магнитопроводом, изготовленным из пластика с примесью мелкодисперсного металлического порошка, что позволит оценить его эффективность, возможные потери и определить пути оптимизации конструкции.
Ключевые слова: Femm 4.2, электрические двигатели, магнитопровод, бесконтакнтый электродвигатель постоянного тока, моделирование, 3D-печать, филамент с примесью мелкодисперсного металлического порошка.
Первым шагом является создание нового чертежа схемы магнитопровода бесконтактного электродвигателя постоянного тока в программе Femm 4.2. Чертеж должен включать все основные элементы электродвигателя, такие как ротор, статор, воздушный зазор, обмотки и постоянные магниты.
Далее следует указать материалы и свойства для каждого элемента магнитопровода. Влияние стали, меди и других материалов на распределение магнитного поля электродвигателя является важным аспектом, который будет
учтен в расчетах. Указать необходимые свойства материалов, такие как магнитная проницаемость, электропроводность, плотность и удельные потери.
Затем задаем исходные данные, такие как токи в обмотках, направление магнитного поля и его значение для постоянных магнитов, а также граничные условия для модели электродвигателя. Это позволит лучше оценить работу магнитопровода и получить объективные результаты анализа.
Процесс дискретизации представляет собой разделение области моделирования на множество малых элементов - так называемых "конечных элементов". Задаем размер элементов и детализацию, которые оптимальны для анализа сложной системы магнитопровода.
Запускаем расчет магнитного поля системы магнитопровода бесконтактного электродвигателя постоянного тока с использованием заданных параметров и исходных данных. Полученные результаты выводим в виде векторного и скалярного графического представления. Анализируем распределение магнитного поля и его взаимодействие с элементами электродвигателя, тем самым определяя его эффективность и возможные потери.
На основе полученной картины магнитного поля и анализа результатов делаем выводы о работе спроектированного магнитопровода и определяем пути его оптимизации для повышения эффективности, уменьшения потерь и снижения температуры нагрева бесконтактного электродвигателя постоянного тока.
Таким образом, моделирование магнитопровода спроектированного бесконтактного электродвигателя постоянного тока в программной среде Femm 4.2 позволяет получить детальный анализ работы устройства и рекомендации для его оптимизации и увеличения производительности. На рисунке 1 представлена картина поля спроектированного электродвигателя.
Рисунок 1. Картина поля электродвигателя постоянного тока
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Копылов, И, П, Проектирование электрических машин : учебник для бакалавров / И, П, Копылов ; ответственный редактор И, П, Копылов, — 4-е изд,, перераб, и доп, — Москва : Издательство Юрайт, 2018, — 767 с,
2. Технология производства электрических машин : [Учеб, пособие для вузов по спец, "Электр, машины"] / М, В, Антонов, Л, С, Герасимова, - М, : Эрегоиздат, 1982, - 511 с,
3. Вольдек А, Электрические машины, Машины переменного тока: Учебник для вузов / А, Вольдек, В, Попов, - Санкт-Петербург : Питер, 2007, - 352 с,
4. Анурьев, В, И, Справочник конструктора-машиностроителя : в 3-х т, / В, И, Анурьев ; ред, И, Н, Жесткова, - 5-е изд,, перераб, и доп, - Москва : Машиностроение, 1980, - Том 1, - 559 с.
5. Расчет электрических машин малой мощности с возбуждением от постоянных магнитов: учебное пособие / В.А. Лифанов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2010. - 164 с.
Furaev V.V.
Orenburg State University (Orenburg, Russia)
SIMULATION OF A DC MOTOR IN THE FEMM 4.2 SOFTWARE ENVIRONMENT
Abstract: FEMM (Finite Element Method Magnetics) 4.2 is a software for the analysis of electromagnetic fields using the finite element method. It is especially useful for the analysis and design of electromagnetic devices, such as electric motors, generators, transformers, sensors, etc. This article will describe the process of modeling the magnetic circuit of a designed contactless DC electric motor using the Femm 4.2 software environment. The purpose of this simulation is to obtain a picture of the magnetic field inside the electric motor with a 3D printed magnetic circuit made of plastic with an admixture of fine metal powder, which will allow to evaluate its efficiency, possible losses and determine ways to optimize the- structures.
Keywords: Femm 4.2, electric motors, magnetic circuit, contactless DC electric motor, modeling, 3D printing, filament with admixture of fine metal powder.
