Analiza pola magnetycznego w silniku liniowym oscylacyjnym oraz obliczanie jego parametrów elektromagnetycznych

• Autorzy: Tomczuk B. , Waindok A. , Wajnert D.

Warianty tytułu

EN

Magnetic field analysis in the linear oscillating actuator and its electromagnetic parameters calculation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki obliczeń silnika liniowego o ruchu oscylacyjnym. Silnik projektowano w celu zastosowania go do badań zmęczeniowych. Siła ciągu, częstotliwość oraz amplituda skoku części ruchomej (biegnika) muszą podlegać sterowaniu. Jako wynik symulacji komputerowych przedstawiono rozkłady pola magnetycznego dla różnych wartości prądu wzbudzenia. Wykreślono wartości dwóch składowych pola magnetycznego w szczelinie powietrznej pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną częścią stojana. Wyznaczono i przedstawiono także wykresy siły w funkcji prądu płynącego w cewce oraz w funkcji położenia biegnika. W modelu matematycznym, w celu analizy pola magnetycznego, wykorzystano metodę elementów skończonych (FEM). Wartości siły obliczono ze wzoru Lorentza. Celem prowadzonych badań było otrzymanie możliwie stałej wartości siły ciągu w funkcji położenia biegnika.

EN

The calculation results for a linear oscillating motor have been presented. The motor is designed to be used in mechanical fatigue tests. The thrust, frequency and amplitude of the motor moving part (mover) have to be controlled. As the results of the computer simulations the magnetic field distributions under different excitation current values have be en obtained and presented. The two components of the magnetic flux density values, in the air gap between inner and outer stator parts, have been depicted. The force values as a function of the coil current and mover position have also been calculated and presented. In the mathematical model, the finite element method (FEM), for magnetic field analysis, has been implemented. The force values have been calculated from Lorentz formula. The target of the studies was to obtain the magnetic force value vs. mover position as constant as possible.

Słowa kluczowe

PL

pole magnetyczne; silnik liniowy; parametry silnika

EN

magnetic field; linear motor; motor parameters

• Wydawca: Wydawnictwo "Druk-Art" SC
• Czasopismo: Napędy i Sterowanie
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 13, nr 4
• Strony: 14--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Tomczuk B.

autor

Waindok A.

autor

Wajnert D.

• Katedra Elektrotechniki Przemysłowej, Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki, Politechnika Opolska,

Bibliografia

• [1] BAKER N. J., MUELLER M.A, TAVNER P.J., RAN LI: Prototype development of direct-drive linear electrical machines for marine energy converters, World Renewable Energy Congress (WREC), 2005, Elsevier Ltd., pp. 271-276.
• [2] BASAK A.: Permanent-magnet DC linear motors, Clarendon Press, Oxford, 1996.
• [3] BINNS K.J., LAWRENSON P.J., TROWBRIDGE C.W.: The analytical and numerical solution of electric and magnetic field s, Wiley & Sons, Chichester, 1995.
• [4] BOLDEA I., NASAR S.A.: Linear electric actuators and generators, Cambridge Univ. Press, UK, 2005.
• [5] KCIUK S., PILCH Z., SZCZYGIEŁ M., TRAWIŃSKI T.: VCM motor for active vibroisolation - theoretical backgrounds, Int. XV Symp. Micromachines and Servosystems, Soplicowo, Poland, September 17-21, 2006, pp. 195-200.
• [6] LAITHWAITE E.R.: A history of linear electric motors, MacMillan, London, 1987.
• [7] MEEKER D.: FEMM 4.0, User's Manual, Univ. of Virginia, Virginia, USA, 2004.
• [8] SOIŃSKI M.: Materiały magnetyczne w technice, Warszawa, Nosiw, 2001.
• [9] TOMCZUK B., SOBOL M.: A Field-Network model of a linear oscillating motor and its dynamics characteristics, IEEE Transactions on Magnetics, New York, USA, Vol. 41, No. 8, August 2005, pp. 2362-2367.
• [10] TOMCZUK B., SOBOL M.: Field analysis of the magnetic systems for tubular linear reluctance motors, IEEE Transactions on Magnetics, New York, USA, Vol. 41, No. 4, April 2005, pp. 1300-1305.
• [11] TOMCZUK B., WAINDOK A.: Integral parameters of the magnetic field in the permanent magnet linear motor, Monograph entitled intelligent Computer Techniques in Applied Electromagnetics (in series Studies in Computational Intelligence), Springer Verlag, Heidelberg, Germany,Vol. 119,2008, pp. 277-281.
• [12] TOMCZUK B.: Metody numeryczne w analizie pola układów transformatorowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Opolskiej, Opole 2007.
• [13] TOMCZUK B., SCHRODER G., WAINDOK A: Finite element analysis of the magnetic field and electromechanical parameters calculation for a slotted permanent magnet tubular linear motor, IEEE Trans. on Magnetics, New York, USA, Vol. 43, No. 7, July 2007, pp. 3229-3236.
• [14] TOMCZUK B., WAINDOK A, ZIMON J.: Polowe obliczanie parametrów elektromagnetycznych silników liniowych i łożysk magnetycznych, "Przegląd Elektrotechniczny" (Electrical Review), R. 85, nr 3/2009, pp. 111-114.
• [15] WALAT K., KAROLCZUK A., ŁAGODA T.: Fatigue life according to cyclic strain characteristics determined from variable-amplitude loading, Materialprufung Materials Testing, Carl Hanser Verlag, Munchen, 51, (2009), 5, pp. 286-290.
• [16] YOON S.-B., JUNG L-S., KIM K.-CH., HYUN D.S.: Dynamic analysis of a reciprocating linear actuator for gas compression using finite element method, IEEE Trans. on Magnetics, Vol. 33, No. 5, September 1997, pp. 4113-4115.