Bezprzekładniowe napędy elektryczne zawierające maszyny synchroniczne z magnesami trwałymi

• Autorzy: Rusek A. , Shchur I. , Kozij V.

Warianty tytułu

EN

Gearless electric drives based on synchronous machines with permanent magnets

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stosując uproszczone metody analizy matematycznej wyprowadzono wzory dla wskaźników elektrycznych, energetycznych oraz masowych i gabarytowych parametrów napędu elektrycznego zawierające silnik synchroniczny z magnesami trwałymi (PMSM) oraz przekładnię mechaniczną. Na podstawie uzyskanych wzorów dla układu napędowego określono wskaźniki w jednostkach względnych dla różnych wariantów układu napędowego. W rozpatrywanych układach napędowych zmieniano parametry silnika elektrycznego oraz parametry przekładni mechanicznych w odniesieniu do wielkości eksploatacyjnych układu napędowego w celu wyznaczenia wielkości dla układu napędowego bezprzekładniowego. W przeprowadzonej analizie przedstawiono zależności pomiędzy liczbą par biegunów silnika PMSM, jego sprawnością, parametrami dynamicznymi, a masą silnika o zmniejszonej liczbie par biegunów z przekładnią mechaniczną w układach napędowych o tych samych parametrach eksploatacyjnych. Obliczono przykładowe wielkości masy silnika PMSM dla układu z przekładnią mechaniczną oraz układu bezprzekładniowego z wielobiegunowym silnikiem PMSM. Opracowano wnioski porównując parametry układu z przekładnią i bezprzekładniowego, z których między innymi wynika, że stosując układ bezprzekładniowy masa silnika PMSM wzrasta około 20% przy konstrukcji 12-biegunowej w odniesieniu do układu z przekładnią mechaniczną i silnikiem PMSM o konstrukcji 2-biegunowej.

EN

With the use of simplified methods of mathematical description the equations have been developed for electrical, energetic and dynamic (time constants) indicators and the mass and bulky parameters of electric drive based on PMSM with mechanic gear. On the basis of obtained equations the mentioned indicators have been defined in relative units for different of variants of the drive system. In these drives the number of pole pairs of the motor and mechanical gear ratio, respectively, changes: from one pair up to such a number, when the machine speed is equal to the necessary speed of object, and the drive is already a gearless. In the last case, the mechanical reduction turns by electromechanical reduction. The analysis of dependences shows that, if the number of pole pairs is increased, the machine efficiency decreases, then the dynamics of the drive increases, and its overall weight is reduced. In the case of direct drive for the variant of calculation, the weight of PMSM with 12 poles is 20% higher than the total mass of the primary drive with mechanical gear. But gearless drive has such important characteristic as reliability, increased speed and accuracy of control.

Słowa kluczowe

PL

napęd elektryczny bezprzekładniowy; PMSM; jednostki względne; sprawność; wskaźniki dynamiczne; parametry konstrukcyjne

EN

Gearless electric drive; direct drive; PMSM; relative units; efficiency; dynamic indicators; weight and overall dimension

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 1(101)
• Strony: 81--88
• Opis fizyczny: ibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Rusek A.

• Zakład Maszyn i Napędow Elektrycznych Instytutu Elektrotechniki Przemysłowej Wydziału Elektrycznego Politechniki Częstochowskiej

autor

Shchur I.

• Zakład Napędu Elektrycznego Instytutu Energetyki i Systemów Sterowania Politechniki Lwowskiej

autor

Kozij V.

• Zakład Napędu Elektrycznego Instytutu Energetyki i Systemów Sterowania Politechniki Lwowskiej

Bibliografia

• [1]. Свечарник Д.В.: Электромашины непосре-дственного привода: Безредукторный электро- привод. Энергоатомаиздат, Москва, 1988.
• [2]. Следящие приводы. Т. 2: Электрические следящие приводы / Под ред. Б.К.Чемоданова. Изд-во МГТУ им. Баумана, Москва, 2003.
• [3]. Chuchman Y., Zavgorodny V.: Direct drive DC torque motors and tachogenerators with permanent magnet excitation for astrophysics equipment. Materiały XXXIII Miedzynar. Sympoz. Maszyn Elektrycznych "Maszyny Elektryczne o Magnesach Trwałych", Poznań, 1997, s. 79-83.
• [4]. Lyshevski S.E., Smith T.C.: Tracking control of direct-drive servos. Proc. 50th IEEE Conference on Decision and Control – European Control Confeence (CDC-ECC), Orlando, FL. USA. December 12-15, 2011, p. 1602-1607.
• [5]. Wang G., Zhang G., Yang R., Xu D.: Robust low-cost control scheme of direct-drive gearless traction machine for elevators without a weight transducer. IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 48, no. 3, 2012, p. 996-1005.
• [6]. Domoracki A., Krykowski K.: Silniki BLDC – klasyczne metody sterowania. Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne nr 72, wyd. BOBRME Komel, s. 155-159.
• [7]. Chau K.T., Chan C.C., Liu C.: Overview of pennanent-magnet brushless drives for electric and hybrid electric vehicles. IEEE Trans. Ind. Electr., vol. 55, 2008, p. 2246-2257.
• [8]. Bernatt J.: Obwody elektryczne i magnetyczne maszyn elektrycznych wzbudzanych magnesami trwałymi. Wyd. BOBRME Komel, Katowice, 2010.
• [9]. Krzewicki P.: Projektowanie przekładni zębatych. Projekt nr 4 Zespół Szkół im. gen. Józefa Kustronia w Lubaczowie, 2005.