The authors of the paper analyse and carry out simulation studies on a cylindrical linear “excitation coil – permanent magnet” module, which is an elementary component of many electromagnetic devices and linear permanent magnet (PM) electric motors. The geometric dimensions of the module and the winding data of the excitation coil correspond to the constructed prototype. The most important result of the work is demonstrating that it is possible to approximate the discrete function of the electromagnetic force acting on the runner, the flux linked with the excitation coil and the electromotive force of motion induced in the excitation coil using a modified Kloss function. The consequence of these approximations is conversion of the classical field-circuit model with Lookup Tables into a purely analytical model. Using this model, simulation studies of the oscillatory motion of the runner were carried out in the MATLAB Simulink environment, confirming the usefulness of the developed analytical model in the numerical analysis of dynamic states. The next part is dedicated to the experimental verification of the proposed analytical mathematical model. A laboratory setup with a high-speed camera was designed and built. A comparative analysis of the time curves obtained from measurement studies and simulation studies was conducted using the example of the damped oscillatory motion of the runner. The root mean square errors (RMSEs) were determined for various time intervals, relevant from the perspective of implementing the developed analytical mathematical model in control systems of different linear electromagnetic devices with permanent magnets.
Artykuł poświęcony jest doborowi optymalnych proporcji cewek wzbudzenia w liniowym cylindrycznym silniku synchronicznym z magnesem trwałym, przeznaczonym do napędu liniowej pompy tłokowej. Metoda doboru bazuje na obliczeniach polowych, przeprowadzonych w programie FEMM 4.2. W centrum uwagi znalazło się sformułowanie kryterium optymalizacyjnego, biorącego pod uwagę nie tylko maksymalną wartość rozwijanej siły elektromagnetycznej, ale również płynność ruchu biegnika.
EN
This paper is dedicated to the choice of the optimum excitation coil ratio in a linear cylindrical PM synchronous motor for driving a linear piston pump. The selection method is based on field calculations carried out in FEMM 4.2. The focus is on the formulation of an optimization criterion, taking into account not only the maximum value of the electrodynamic force developed but also the smoothness of the runner motion.
Przedstawiono stanowisko badawcze do wyznaczania rozkładu siły elektromagnetycznej działającej w liniowym cylindrycznym silniku synchronicznym z magnesem trwałym. Pomiar siły dokonywany jest za pomocą belki tensometrycznej, zaś mikroprocesorowo sterowany układ pozycjonowania biegnika składa się z obrotowego silnika skokowego oraz śruby liniowej transformującej ruch obrotowy na ruch liniowy, wykonanej ze stali lub nylonu. Najważniejszym celem artykułu jest porównanie wyników pomiarowych, uzyskanych dla śruby stalowej i nylonowej.
EN
A testing stand for determining the distribution of the electrodynamic force acting in a linear cylindrical permanent magnet synchronous motor is presented. The force is measured using a tensometric beam while the microprocessor-controlled pole positioning system consists of a rotary stepping motor and a linear screw transforming rotary motion into linear motion, made of steel or nylon. The most important objective of the article is to compare the measurement results obtained for the steel and nylon screw.
Artykuł omawia badania możliwości ekspresji emocji przez maskę ludzkiej twarzy pokrytą proszkiem ferromagnetycznym, którego rozkład przestrzenny jest sterowany za pośrednictwem pola magnetycznego. Maska twarzy, wykonana w technologii druku 3D, zawiera kasety odwzorowujące wyselekcjonowane obszary anatomiczne. Rolę wzbudników, wytwarzających pole magnetyczne i sterujących rozkładem proszku ferromagnetycznego w obrębie kaset, spełniają miniaturowe magnesy trwałe, rozmieszczone w odpowiednich minicelkach w matrycy wzbudników.
EN
The article discusses research on the possibility of expressing emotions through a human face mask covered with ferromagnetic powder, the spatial distribution of which is controlled by a magnetic field. The face mask, made using 3D printing technology, contains cassettes mapping selected anatomical areas. The role of exciters, generating a magnetic field and controlling the distribution of ferromagnetic powder within the cassettes, is played by miniature permanent magnets arranged in appropriate minicells in the inductor matrix.
W artykule zaprezentowano koncepcję nowej pompy z elastyczną membraną ferromagnetyczną napędzaną za pomocą wzbudnika elektromagnetycznego, bazującą na zasadzie działania pompy z elastyczną membraną, poruszaną w sposób mechaniczny za pośrednictwem układu napędowego korbowego. Omówiono sposób wytworzenia elastycznej membrany ferromagnetycznej w warunkach laboratoryjnych. Przedstawiono budowę prototypu i zaprezentowano wyniki badań potwierdzające poprawność działania pompy.
EN
This paper presents the concept of a new flexible ferromagnetic membrane pump driven by an electromagnetic exciter, based on the principle of a flexible membrane pump moved mechanically via a crank drive system. The method of manufacturing a flexible ferromagnetic membrane under laboratory conditions is depicted. The construction of a prototype is described and the results of laboratory tests confirming the correctness of the pump's operation are presented.
W artykule przedstawiono zaprojektowane i wykonane stanowisko laboratoryjne do miedziowania wydruków 3D. Miedziowaniu poddawano próbki w formie sześcianów o wymiarach 20 mm x 20 mm x 20 mm, wykonanych z filamentu PLA oraz PP. Szczególną uwagę skupiono na rodzaju przewodzącej warstwy inicjującej, niezbędnej do rozpoczęcia procesu galwanizacji. Badaniom poddano 4 rodzaje warstw inicjujących, nakładanych za pomocą spray'u lub pędzelka. Stwierdzono, że najlepsze efekty daje nałożenie cynku przy pomocy spray'u firmy Boll.
EN
The article presents the designed and constructed laboratory station for copper plating 3D prints. Samples in the form of cubes with dimensions of 20 mm x 20 mm x 20 mm, made of PLA and PP filaments, were copper-plated. Particular attention was paid to the type of conductive initiation layer necessary to start the galvanization process. Four types of initial layers, applied with a spray or brush, were tested. It was found that the best results are achieved by applying zinc using Boll spray.
An elementary part of various electromagnetic devices or linear electric machines is a module consisting of an excitation coil and a permanent magnet (PM runner). The electromagnetic force axial distribution in this “single excitation coil – PM runner” module is usually determined by numerical field calculations at discrete runner positions. When solving the mathematical model, a table containing discrete values of the electromagnetic force axial distribution is usually used (the so-called lookup table). The authors of this article decided to find a simple analytic function that approximates the calculated discrete electromagnetic force function with technically sufficient accuracy and the smallest possible number of coefficients. After many attempts, they proposed the modified Kloss function with 2 coefficients denoted as S’ and M’ ,the values of which for the best approximation have to be determined using the optimization algorithm e.g. the Hooke–Jeeves algorithm. This analytical function reflects perfectly the nature of the discrete electromagnetic force axial distribution determined by the numerical field calculations and approximates the discrete function with fully satisfactory accuracy.
W artykule przedstawiono własną elektrochemiczną metodę wytwarzania proszków ferromagnetycznych oraz elastycznych materiałów magnetycznych. Zachowania otrzymanych materiałów w polu magnetycznym poddano badaniom za pomocą magnesów trwałych. Zaprojektowano i wykonano elektromagnetyczną komorę sześcienną 3D z 6-cioma wzbudnikami umieszczonymi w osiach układu kartezjańskiego x, y i z. Przeprowadzono próby sterowania ruchem chmury proszku ferromagnetycznego oraz skrawkiem elastycznego materiału magnetycznego.
EN
The article presents the author's own electrochemical method of producing ferromagnetic powders and flexible magnetic materials. The behavior of the obtained materials in a magnetic field was tested with permanent magnets. A 3D electromagnetic cubic chamber with 6 coils located in the x, y and z axes of the Cartesian system was designed and manufactured. xperiments were carried out to control the motion of a ferromagnetic powder cloud and a scrap of flexible magnetic material.
Celem artykułu jest znalezienie opisu analitycznego siły elektrodynamicznej działającej na tłok liniowej pompy elektromagnetycznej nowego typu. Ten nowy typ pompy to pompa elektromagnetyczna zintegrowana z liniowym silnikiem synchronicznym z magnesem trwałym w biegniku, stanowiącym równocześnie tłok pompy. Rozważono aproksymację tej funkcji siły przy pomocy różnicy 2 funkcji Gauss’a i funkcji Kloss’a. Ostatecznie wykazano, że przebieg siły elektrodynamicznej najlepiej odwzorowuje zmodyfikowana funkcja Kloss’a.
EN
The aim of this paper is to find an analytical description of the electrodynamic force acting on the piston of a linear electromagnetic pump of a new type. This new type of pump is an electromagnetic pump integrated with a linear synchronous motor with a permanent magnet in the runner, which is also the pump piston. The approximation of this force function using a difference of 2 Gauss functions and a Kloss function was considered. Finally, it was shown that the electrodynamic force waveform is best represented by a modified Kloss function.
Artykuł jest poswięcony sprzęgłom magnetoreologicznym i w centrum uwagi stawia problem kompleksowego porównania rozwiązania konstrukcyjnego 1- i 2- tarczowego z punktu widzenia róznych kryteriów: masy, objękosci, charakterystycznych wspóczynników Tc/m i Tc/V (gdzie: Tc - moment sprzęgającym - masa sprzęgła, V - objętość sprzęgła), poboru mocy elektrycznej (niezbędnej do podtrzymania stanu sprzęzenia), strat ˙ w miedzi cewki wzbudzenia oraz maksymalnego wzrostu temparatury cieczy magnetoreologicznej w strefie roboczej sprzęgła. Porównania dokonano na przykładzie 6 zaprojektowanych sprzęgieł dla wybranego ciągu momentów sprzęgających: Tc= 20, 35 i 50Nm. Wskazano, ze rekomendowanym ˙ rozwiązaniem konstrukcyjnym jest sprzęgło 2-tarczowe.
EN
The article is devoted to magnetorheological clutches and focuses on the problem of a comprehensive comparison of a 1- and 2-disc design solution from the point of view of various criteria: mass, volume, characteristic factors Tc/m and Tc/V (where: Tc - clutch torque, m - clutch mass, V - clutch volume), electrical power consumption (necessary to maintain the clutching state), copper losses in the excitation coil and the maximum temperature increase of the magnetorheological fluid in the clutch working region. The comparison was made on the example of 6 designed clutches for a selected sequence of clutching torques: Tc = 20, 35 and 50 Nm. It was indicated that the recommended constructional solution is a 2-disc clutch.
Artykuł prezentuje koncepcję własnej metody wytwarzania proszku ferromagnetycznego w warunkach laboratoryjnych na małą skalę przy wykorzystaniu procesu elektrolizy chemicznej. Autorzy opracowali projekt i zbudowali stanowisko badawcze, którego kluczowym elementem jest separator magnetyczny, analizowany z wykorzystaniem programów FEMM i CFD. Proszki ferromagnetyczne, uzyskane z użyciem dwóch różnych elektrolitów: wodnego roztworu NaCl oraz wodnego roztworu FeSO4 poddano testom potwierdzających ich magnetyczne właściwości.
EN
The article presents the concept of own method of producing ferromagnetic powder in small-scale laboratory conditions using the chemical electrolysis process. The authors developed a project and built a test stand, the key element of which is a magnetic separator, analyzed with the use of FEMM and CFD programs. Ferromagnetic powders obtained with the use of two different electrolytes: aqueous NaCl solution and aqueous FeSO4 solution were tested to confirm their magnetic properties.
Artykuł prezentuje postać Profesora Józefa Węglarza jako przykład wybitnego naukowca i nauczyciela akademickiego, uznanego autorytetu wśród wielu pokoleń elektryków, który niezłomnie i konsekwętnie realizował swoją życiową misję i powołanie, niezależnie od okoliczności i warunków w jakich przyszło mu działać. Tekst stanowi wstęp do książki pt. „Profesor Józef Węglarz (1900-1980)”, wydanej pod redakcją Jerzego Hickiewicza nakładem Oddziału Poznańskiego SEP przy współpracy z Pracownią Historyczną SEP.
EN
The article presents the figure of Professor Józef Węglarz as an example of an outstanding scientist and academic teacher, recognized authority among many generations of electricians, who steadfastly and consistently carried out his life mission and calling, regardless of the circumstances and conditions in which he had to act. The text is an introduction to the book "Profesor Józef Węglarz (1900-1980)", edited by Jerzy Hickiewicz by the SEP Poznań Branch in cooperation with the SEP Historical Studio.
This study proposes a new integrated analytical-field design method for multi-disc magnetorheological (MR) clutches. This method includes two stages, an analytical stage (composed of 36 algebraic formulas) and a field stage based on the finite element method (FEM). The design procedure is presented systematically, step-by-step, and the results of the consecutive steps of the design calculations are depicted graphically against the background of the entire considered clutch. The essential advantage of the integrated method with this two-stage structure is the relatively high accuracy of the first analytical stage of the design procedure and the rapid convergence of the second field stage employing the FEM. The essence of the new method is the introduction of a yoke factor ky (the concept of which is based on the theory of induction machines) that determines the ratio of magnetomotive force required to magnetise the entire magnetic circuit of the clutch to the magnetomotive force required to magnetise the movement region. The final value, the yoke factor ky is determined using loop calculations. The simplicity of the developed design method predisposes its use in optimisation calculations. The proposed method can also be adapted to other MR devices analysed in shear mode.
W artykule przedstawiono zagadnienie rozwoju sieci dystrybucyjnych SN i nn z wykorzystaniem transformatorów SN/nn z podbobciążeniowymi przełącznikami zaczepów. Pokazane zostało podejście alternatywne do klasycznej rozbudowy sieci. Prezentowane podejście umożliwia obniżenie kosztów i skrócenie czasu modernizacji sieci. W artykule przedstawiono przykład rozwiązania wdrożonego w 2019 r., w sieci jednego z operatorów sieci dystrybucyjnej. Zaprezentowane zostały możliwości układu oraz omówiono zrealizowany algorytm.
EN
Issues regarding to MV&LV grid development planning with application of Voltage Regulating Distribution Transformers (VRDT) were investigated. The article presents an alternative approach to traditional network reinforcement. This approach enables the reduction of cost and time for grid upgrade. The described project has been developed in 2019 for a Polish Distribution System Operator. Opportunities of applied regulating algorithm are presented.
Artykuł prezentuje krótką historię rozwoju robotyki ze społecznego i kulturowego punktu widzenia. Unaocznia to, że skonstruowanie pierwszego robota w XX wieku wymagało wpierw wielu przełomów intelektualnych, dokonujących się stopniowo na przestrzeni setek lat, jak też powolnego dojrzewania do tego wynalazku ludzkiej świadomości.
EN
The article presents a short history of the development of robotics from a social and cultural point of view. This shows that the construction of the first robot in the twentieth century required, first, many intellectual breakthroughs, occurring gradually over the space of hundreds of years, as well as the slow maturing of this invention in human consciousness.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.