Вентильный двигатель с магнитным тормозом и его характеристики Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

зазор 5ф, обеспечивающий штатное функционирование системы магнитного подвеса в разарретирован-ном состоянии и исключающий возможность механического контакта вращающегося ротора-маховика со статорными элементами, расположенными на корпусе ЭДМ.

Библиографические ссылки

1. Поляков М. В., Гладышев Г. Н. Устройство ар-ретирования ротора электродвигателя-маховика с магнитным подвесом // Решетневские чтения : материалы XVIII Междунар. науч. конф., посвящ. 90-летию со дня рождения генер. конструктора ракет.-космич. систем акад. М. Ф. Решетнева (11-14 нояб. 2014 г., г. Красноярск) : в 3 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2014. Ч. 1. С. 505-507.

2. Поляков М. В., Гладышев Г. Н., Лянзбург В. П. Страховочные опоры и устройство арретирования ротора двигателя-маховика в магнитном подвесе // Электронные и электромеханические системы и устройства : тез. докл. XIX науч.-техн. конф. (Томск,

16-17 апр. 2015 г.) / АО «НПЦ «Полюс». Томск, 2015. С. 215-217.

References

1. Polyakov M. V., Gladyshev G. N. Launch-lock apparatus for rotor of magnetic bearing reaction wheel. Reshetnevskie chteniya : materialy XVIII Mezdunar. nauch. konf. [Proc. of theXVIII-th Int. scientific conf. «Reshetnev's Readings»]. Krasnoyarsk, 2014, Vol. 1, pp. 505-507. (In Russ.)

2. Polyakov M. V., Gladyshev G. N. Emergency bearings and launch-lock apparatus for rotor of magnetic bearing reaction wheel [Strahovochnye opory i ustroystvo arretirovaniya rotora dvigatelya-mahovika v magnitnom podvese]. Elektronnye i elektromehanicheskie sistemy i ustroistva: XIX nauch.-tehn. konf. [Proc. of theXIX-th Sci.-techn. conf. «Electronic and electromechanical systems and apparatuses»]. Tomsk, 2015, pp. 215-217. (In Russ.)

© Поляков М. В., Гладышев Г. Н., Лянзбург В. П., 2015

УДК 621.313.29

ВЕНТИЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С МАГНИТНЫМ ТОРМОЗОМ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ

Н. И. Пономарева, Т. М. Гриднева, П. А. Алексанов

АО «Научно-производственный центр «Полюс» Российская Федерация, 634050, г. Томск, просп. Кирова, 56в. E-mail: [email protected]

Отражены исследования характеристик вентильного двигателя с магнитным тормозом. В представленном двигателе магнитная система тормоза совмещена с магнитной системой электродвигателя, т. е. маг-нитопровод статора состоит из двух частей, одна из которых представляет собой пакет из листов электротехнической стали, вторая - пакет из листов викаллоя. Для создания основного и тормозного магнитного потока используется единый индуктор с магнитами.

Ключевые слова: вентильный двигатель, магнитный тормоз, викаллой, тормозной момент.

AC ELECTRONIC MOTOR WITH A MAGNET BRAKE AND ITS CHARACTERISTICS N. I. Ponomareva, T. M. Gridneva, P. A. Aleksanov

SC "Scientific&Industrial Centre "Polyus" 56v, Kirov Av., Tomsk, 634041, Russian Federation. E-mail: [email protected]

This article is dedicated to research of AC electronic motor characteristics with a magnet brake. This motor has an integrated brake's magnet system with a motor's magnet system, that is core-lamination stack consists of two parts: first is package of steel sheets, second - package of vikalloy sheets. To generate magnet flux of motor and brake a single inductor with magnets is used.

Keywords: AC electronic motor, a magnet brake, vikalloy, braking torque.

Для обеспечения самоторможения привода вращения рамки подвеса применяется магнитный тормоз, который выполнен в виде отдельной магнитной системы, расположенный соосно с вентильным двигателем в едином корпусе. Принцип его действия основан на взаимодействии магнитного поля вращающегося ин-

дуктора с неподвижным статором, изготовленным из магнитотвердого материала викаллой типа 52К11Ф [1].

С целью улучшения массогабаритных показателей вентильного двигателя магнитный тормоз совмещен с магнитной системой путем добавления листов сплава 52К11Ф в пакет магнитопровода статора (рис. 1).

Решетнеескцие чтения. 2015

1 2

Рис. 1. Общий вид вентильного двигателя с магнитным тормозом:

1 - синхронный двигатель; 2 - датчик положения ротора

В ходе исследования характеристик вентильного двигателя с магнитным тормозом рассмотрены двига-

тели с разными исполнениями пакетов магнитопрово-дов статора [2], состоящих из листов: стали 2421; сплава 52К11Ф (1/3 часть) и листов стали 2421 (2/3 части); сплава 52К11Ф (2/3 части) и листов стали 2421 (1/3 часть); сплава 52К11Ф.

Определялись момент фиксации и момент на валу двигателя. Данные параметры, как показали исследования, зависят от объема активного материала (викал-лоя), что подтверждает выражение [2]:

Мт = 0,16 рргУ, где р - число пар полюсов; рг - удельные потери активного материала (потери на гистерезис); V - объем активного материала, а также от соотношения объемов викаллоя в пакете и магнитов ротора.

По результатам исследований построен график зависимостей момента фиксации от угла поворота (рис. 2, а), который показывает, что момент фиксации увеличивается с увеличением объема викаллоя в пакете магнитопровода статора двигателя и остается практически постоянным при любом угловом положении ротора.

4

3

2

1

0

100 150 200 250 300 350

б

Рис. 2. График зависимостейМф = Да) и Мв = Дп) двигателей с разными пакетами магнитопроводов статора: 1 - стали 2421; 2 - сплава 52К11Ф (1/3 часть) и листов стали 2421 (2/3 части); 3 - сплава 52К11Ф (2/3 части) и листов стали 2421 (1/3 часть); 4 - сплава 52К11Ф

У двигателя, пакет магнитопровода которого состоит полностью из викаллоя, изменение момента фиксации от угла поворота ротора имеет синусоидальный характер с количеством периодов, равным числу пар полюсов ротора, из-за того, что викаллой, находясь в магнитном поле ротора, намагничивается и приобретает остаточную намагниченность от внешнего поля ротора, но в данном случае этого поля недостаточно для перемагничивания пакета.

Построены механические характеристики Мв=Дп) двигателей с разными пакетами магнитопроводов статора (рис. 2, б). Из представленного графика видно, что чем больше составляющая часть викаллоя в пакете магнитопровода, тем ниже момент на валу.

У всех вариантов двигателей с ростом частоты вращения он незначительно снижается, что обусловлено увеличением потерь на вихревые токи, а также потерь на гистерезис, зависящих от частоты перемаг-ничивания.

Проверяемым параметром также является ЭДС вращения, которая имеет линейную зависимость от частоты вращения у всех исследуемых двигателей. Ее значение на малой частоте вращения не зависит от количества викаллоя в пакетах магнитопровода и во всех случаях одинаково.

С увеличением частоты вращения двигателя отмечается незначительное (около 5 %) уменьшение ЭДС вращения при увеличении объема викаллоя из-за снижения основного магнитного потока, участвующего в создании ЭДС.

Использование листов викаллоя в составе пакета магнитопровода статора вентильного двигателя обеспечивает относительно постоянный тормозной момент

во всем диапазоне рабочих частот вращения, что позволяет применять данную конструкцию в составе электропривода там, где требуется самоторможение выходного вала при приложении крутящего момента со стороны нагрузки, когда работает или выключен электродвигатель.

Библиографические ссылки

1. Юферов Ф. М. Электрические машины автоматических устройств : учебник для вузов. М. : Высш. школа, 1976.

2. Пономарева Н. И., Гриднева Т. М., Алекса-нов П. А. Исследование характеристик вентильного двигателя с магнитным тормозом // Электронные и электромеханические системы и устройства : тез. докл. XIX науч.-техн. конф. (Томск, 16-17 апр. 2015 г.) / АО «НПЦ "Полюс"». Томск, 2015. С. 206-208.

References

1. Yuferov F. M. Elektricheskie mashini avtomati-cheskih ustroistv : [Electrical machines of automatic devices]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1976.

2. Ponomareva N. I., Gridneva T. M., Aleksanov P. A. [Research of a characteristics of ac electronic motor with a magnet brake]. Elektronnie i elektromekhanicheskie sistemy I ustroystva. Tez. dokl. XIX nauch.-tekhnich. konf. (Tomsk, 2015). [Electronic and electromechanical systems and devices : mes. rep. XIX scientific and engineering conf. (Tomsk, 2015)] JSC "NPC "Polyus". Tomsk, 2015, p. 206-208.

© Пономарева Н. И., Гриднева Т. М., Алексанов П. А., 2015

УДК 681.587.72

РАЗРАБОТКА ПАРАМЕТРИЗОВАННОЙ МОДЕЛИ КОНСТРУКЦИИ БЕСКОЛЛЕКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ-МАХОВИКА НА ОСНОВЕ РАЦИОНАЛЬНОГО ВЫБОРА КОНСТРУКТИВНЫХ

ПАРАМЕТРОВ И ТРЕБОВАНИЙ ТЗ

А. В. Попов, А. В. Ноздрин, Н. А. Ивлев

Московский физико-технический институт (государственный университет) Лаборатория высокоточных систем ориентации Российская Федерация, 141700, г. Долгопрудный, Институтский пер., 9 Е-таП: [email protected], [email protected], [email protected]

Тенденция к уменьшению массы и габаритов малых космических аппаратов привела к необходимости создания более совершенных систем ориентации и стабилизации, важным элементом которых является управляющий двигатель-маховик.

Ключевые слова: управляющий двигатель-маховик, малые космические аппараты.