Sprzężona analiza polowo-obwodowa elektromagnetycznego stołu wibracyjnego

• Autorzy: Kulik M. , Gabor R.

Identyfikatory

DOI

10.21008/j.1897-0737.2017.91.0035

Warianty tytułu

EN

Coupled field-circuit analysis of the electromagnetic vibrating table

• Konferencja: Computer Applications in Electrical Engineering (10-11.04.2017 ; Poznań, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zaprezentowano sprzężony model obliczeniowy do analizy dynamiki elektromagnetycznego stołu wibracyjnego. Model zawiera opis pola magnetycznego oraz obwodu elektrycznego z uwzględnieniem ruchu liniowego. Badany układ składa się ze stalowej podstawy, na której umieszczono elektromagnes zasilany prądem przemiennym oraz płyty aluminiowej zamontowanej na sprężynach z umieszczonymi na jej spodzie magnesami trwałymi. Do opisu obwodu magnetycznego wykorzystano dwuwymiarową metodę elementów skończonych. Wielkością sprzęgającą pomiędzy modelami obwodu elektrycznego i magnetycznego jest prąd płynący w uzwojeniu elektromagnesu, natomiast sprzężenie pomiędzy modelem obwodu magnetycznego a modelem mechanicznym jest realizowane poprzez siłę magnetyczną wyznaczoną z tensora naprężeń Maxwell’a. Ruch liniowy jest modelowany metodą odkształcania elementów. Zbadano wpływ nasycenia obwodu magnetycznego na wyniki obliczeń przebiegów dynamicznych siły elektromagnetycznej oraz przemieszczeń.

EN

This paper presents a coupled computational model for dynamic analysis of the electromagnetic vibrating table. The model contains description of the magnetic field and the electrical circuit taking account of the linear motion. Studied system consists of an electromagnet fixed on the steel slab and an aluminum plate suspended on springs with permanent magnets mounted underneath. In order to describe the magnetic circuit a two–dimensional finite element method is used. Coupling between the electrical and magnetic circuits is realized by current that flows through the winding of the electromagnet, whereas the coupling between the magnetic circuit and the mechanical model is accomplished by a magnetic force determined from the Maxwell's stress tensor. A linear movement is modeled using distorted elements. The influence of saturation of the magnetic circuit on the calculation results is examined showing small impact on the system performance.

Słowa kluczowe

PL

sprzężona analiza; metoda elementów skończonych; wibracje

EN

coupled analysis; finite element method; vibrations

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering
• Rocznik: 2017
• Tom: No. 91
• Strony: 385--394
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kulik M.

• Politechnika Opolska

autor

Gabor R.

• Politechnika Opolska

Bibliografia

• [1] http://www.wibet.pl/oferta/stoly–wibracyjne/ – dostęp 25.01.2017.
• [2] Kulik M., Jagieła M., Coupled dynamic FE analysis of permanent–magnet mechanical vibration energy harvesting converter, Poznan University of Technology Acad. Journals. Electr. Eng., vol. 85, pp. 245–254, 2016.
• [3] Demenko A., Mendrela E., Szeląg W., Finite element analysis of saturation effects in a tubular linear permanent magnet machine, COMPEL The int. journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering, vol. 25, pp. 43–54, 2006.
• [4] Buffa A., Maday Y., Rapetti F., Calculation of eddy currents in moving structures by a sliding mesh–finite element method, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 36, pp. 1356–1359, 2000.
• [5] Mitsutake Y., Hirata K., Dynamic response analysis of a linear solenoid actuator, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 33, no. 2, pp. 1634–1637, 1997.
• [6] Schmidt E., Hamberger P., Inrush behaviour of a plunger core reactor with parallel winding paths obtained from field–circuit coupled finite element analyses, Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering, Niagara Falls, pp. 169–172, 2008.
• [7] Bolkowski S., Stabrowski M., Skoczylas J., Sroka J., Sikora J., Wincenciak S., Komputerowe metody analizy pola elektromagnetycznego, WNT, Warszawa, 1993.
• [8] Demenko A., Łyskawinski W., Wojciechowski R.M., Equivalent Formulas for Global Magnetic Force Calculation From Finite Element Solution, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 48, no. 2, pp. 195–198, 2012.
• [9] Tandon S.C., Armor A.F., Chari M.V.K., Nonlinear transient finite element field computation for electrical machines and devices, IEEE Transactions on Power and Systems, vol. PAS–102, no. 5, pp. 1089–1096, 1983.
• [10] Ebrahimi H., Gao Y., Dozono H., Muramatrsu K., Comparison of Time Integration Methods in Magnetomechanical Problems, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 51, no. 3, pp. 1–4, 2015.
• [11] Autodesk Inventor 2015 Help, www.help.autodesk.com.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).