Analiza wpływu zmian obwodu magnetycznego stojana na statyczne własności modelu elektromagnetycznego silnika liniowego

• Autorzy: Just K. , Piskur P.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.6593

Warianty tytułu

EN

Analysis of the impact of changes in the stator magnetic circuit on static properties of the electromagnetic linear motor model

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy dokonano analizy wpływu zmian wymiarów geometrycznych obwodu magnetycznego stojana na charakterystyki statyczne liniowego silnika krokowego z magnesami trwałymi. Stator silnika liniowego zbudowany jest z szeregu cylindrycznych cewek obudowanych ferromagnetykiem. Biegnik silnika zbudowany jest z pierścieniowych magnesów trwałych i ferromagnetycznych przekładek. Analizie poddano siły elektromagnetycznego oddziaływania pomiędzy statorem i biegnikiem dla sekwencyjnego zasilania cewek. Dla stałej podziałki biegnika wyznaczone zostały zależności siły elektromagnetycznej w funkcji geometrii cewek i ferromagnetycznej obudowy. Wyznaczono wartość maksymalną, minimalną i średnią siły elektromagnetycznej w funkcji zmiennej niezależnej geometrycznej. Jako kryteria oceny przyjęto również stosunek wartości średniej siły do maksymalnej oraz pracę mechaniczną liczoną jako całkę z siły na drodze ruchu biegnika. Dokonano porównania wartości sił maksymalnych, średnich oraz względnych w funkcji wymiarów geometrycznych stojana.

EN

In this paper, the static characteristics as a function of changes in geometric dimensions of the stator magnetic circuit of the linear stepper actuator with permanent magnets is presented. The stator is built from a series of cylindrical coils encapsulated with ferromagnetic case. The runner is made of permanent magnet rings connected with ferromagnetic spacers. The electromagnetic interac-tion between the stator and the runner for the sequential supply of coils was analyzed. The electro-magnetic force as a function of the geometry of the coils and the ferromagnetic housing for the con-stant graduation of the runner was determined. The maximum, minimum, and average values of the electromagnetic force as a function of the geometric independent variable were determined. The ratio of the mean force to the maximum, and mechanical work calculated as the integral of the force on the path of the runner was adopted as the evaluation criteria. A comparison between the maximum, average and relative values of forces as a function of the geometric dimensions of the stator was made.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie i symulacja; silnik liniowy; metoda elementów skończonych; obliczenia polowe; siła zaczepowa; siła ciągu

EN

modelling and simulation; linear actuator; finite element method; field calculations; cogging force; magnetic force

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 67, nr 3
• Strony: 71--81
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Just K.

• Baza Lotnictwa Transportowego, ul. Żwirki i Wigury 1c, 00-909 Warszawa

autor

Piskur P.

• Akademia Marynarki Wojennej, Wydział Mechaniczno-Elektryczny, Instytut Elektrotechniki i Automatyki Okrętowej, Zakład Automatyki Okrętowej, ul. inż. J. Śmidowicza 69, 81-127 Gdynia

Bibliografia

• [1] Bogusz P., Korkosz M., Prokop J., Analiza wpływu szerokości biegunów stojana i zębów wirnika na parametry eksploatacyjne silników reluktancyjnych przełączalnych na bazie obliczeń polowych, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, nr 75, 2006.
• [2] COMSOL Multiphysics: AC/DC Module User’s Guide.
• [3] Gieras J.F., Linear induction drives, Clarendom Press, Oxford, 1994.
• [4] Just K., Tarnowski W., Model polowy zjawisk elektromechanicznych napędu liniowego z magnesami trwałymi, Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej, 66, 3, 2017, 125-131.
• [5] Just K., Piskur P., Bielawski R., Experimental verification of the one-phase linear actuator with permanent magnets for robotic system applications, Measurement Automation Monitoring, 2018 (w trakcie publikacji).
• [6] Just K., Metodyka projektowania konstrukcji i sterowania mechatronicznego urządzenia wykonawczego ruchu liniowego, rozprawa doktorska, Wydział Technologii i Edukacji Politechniki Koszalińskiej, Koszalin, 2018.
• [7] Młot A., Konstrukcyjne metody ograniczania pulsacji momentu elektromagnetycznego w bezszczotkowym silniku prądu stałego z magnesami trwałymi, autoreferat rozprawy doktorskiej, Politechnika Opolska, Opole, 2007.
• [8] Nadolski R., Gawęcki Z., Analiza możliwości zmniejszenia momentu zaczepowego w silniku bezszczotkowym prądu stałego, Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe, 108, 4, 2015.
• [9] Tomczuk B., Waindok A., Wpływ wymiarów uzwojenia stojana na siłę ciągu silnika tubowego z magnesami trwałymi, Prace Instytutu Elektrotechniki, Warszawa, z. 231, 2007.
• [10] Tomczuk B., Waindok A., Wizualizacja wyników obliczeń polowych przyjaznych środowisku siłowników elektromagnetycznych, Chemia, Dydaktyka, Ekologia, Metrologia, 10, nr 1-2, 2015.
• [11] Waindok A., Symulacja komputerowa i weryfikacja pomiarowa charakterystyk silnika liniowego tubowego z magnesami trwałymi, autoreferat rozprawy doktorskiej, Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki Politechniki Opolskiej, Opole, 2008.
• [12] Wróbel K., Wpływ zmian konstrukcyjnych obwodu magnetycznego na parametry elektromechaniczne przełączalnego silnika reluktancyjnego (SRM), autoreferat rozprawy doktorskiej, Politechnika Opolska, Opole, 2006.