УДК 621.313.282

МАГНИТНЫЙ ГАБАРИТ ЛИНЕЙНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Лагута Иван Иванович
Ставропольский государственный аграрный университет

Аннотация
В статье рассматривается способ доведения массогабаритных показателей линейных электродвигателей до минимальных значений. Это необходимо для экономии электротехнической стали и обмоточных проводов при изготовлении работоспособной конструкции линейного электродвигателя, которая будет обладать достаточным усилием на якоре двигателя для перемещения рабочего механизма. Основными из таких показателей являются магнитный и тепловой габариты. В статье приводится методика расчета магнитного и теплового габаритов линейных электродвигателей. Предложенная методика позволяет получить оптимальные параметры геометрических размеров магнитной системы якоря и намагничивающих катушек линейного электродвигателя. Для использования предложенной методики достаточно рассматривать всего лишь часть одного магнитопровода, расположенную справа от оси симметрии. Анализ активного габарита свидетельствует о неэффективности увеличения окна магнитопровода в радиальном направлении. Наилучшие удельные показатели имеют линейные электродвигатели горизонтального ряда, на которые необходимо ориентироваться при разработке линейных электродвигателей. Подобный подход позволяет объективно учитывать расход электротехнической стали для изготовления магнитопроводов, а также меди и изоляционных материалов для изготовления намагничивающих катушек. Целью статьи является упрощение существующих методов расчета магнитных систем. Поскольку линейные электродвигателя относятся к нестандартным конструкциям, то предложенная методика подходит для инженерного расчета опытных образцов, она позволяет экономить время и усилия разработчиков на первых этапах конструирования. В статье сделан вывод об оптимальной конструкции горизонтальных линейных двигателей. Статья будет полезна студентам технических специальностей и конструкторам, занимающимся разработкой линейных электродвигателей, при расчете параметров магнитной системы линейных электродвигателей.

Ключевые слова: инженерный расчет, Линейный электродвигатель, магнитная система, магнитный габарит, намагничивающая катушка, поступательное движение, тепловой габарит, якорь линейного электродвигателя


THE MAGNETIC ENVELOPE OF THE LINEAR MOTOR

Laguta Ivan Ivanovich
Stavropol State Agrarian University

Abstract
In this paper, a method of bringing weight and size of the linear motor to a minimum. It is necessary to conserve electrical steel and magnet wires in the manufacture of a workable design of the linear motor, which will have sufficient force on the motor armature to move the working mechanism. The most important of these characteristics are magnetic and thermal envelopes. The article provides a method of calculating the size of the magnetic and thermal linear motors. The proposed method allows to obtain the optimal parameters of the geometric dimensions of the magnetic system and the armature magnetizing coil linear motor. To use the proposed method is sufficient to consider only one part of the magnetic circuit to the right of the axis of symmetry. Analysis of the active dimension shows the ineffectiveness of increasing the window in the radial direction of the magnetic circuit. Best specific indicators are linear motors horizontal row, which need to be guided in the development of linear motors. Such an approach allows to take into account the objective consumption of electrical steel for the manufacture of magnetic cores, as well as copper and insulation materials for the manufacture of magnetizing coils. The aim of the article is to simplify the existing methods of calculation of magnetic systems. Since the linear motor are custom designs, the proposed method is suitable for engineering calculation of prototypes, it saves time and development effort in the early stages of design. The article concluded that the optimal design of horizontal linear motors. The article will be useful for students of technical specialties and designers involved in the development of linear motors, the sizing of the magnetic system of linear motors.

Keywords: engineering calculation, forward movement, linear motor, the anchor of the linear motor, the magnetic envelope, the magnetic system, the magnetizing coil, thermal envelope


Библиографическая ссылка на статью:
Лагута И.И. Магнитный габарит линейного электродвигателя // Современная техника и технологии. 2015. № 11 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/11/7897 (дата обращения: 03.10.2017).

Перед разработчиками новых конструкций линейных электродвигателей встает задача комплексной оценки изделия. Большое значение при такой оценке занимает определение массогабаритных показателей линейного электродвигателя и доведения их до минимума [1]. Для этого рекомендуется воспользоваться следующей методикой.

На рисунке 1 изображена магнитная система линейного электродвигателя и применяются следующие обозначения: а – ширина обмоточного окна, h – высота обмоточного окна, b – толщина магнитопровода, d – диаметр магнитопровода, lВ – длина среднего витка намагничивающей катушки, lМ – длина средней магнитной линии, проходящей через статор и якорь электродвигателя, SМ – площадь поперечного сечения магнитопровода, SОБ – площадь окна магнитопровода, отведенного под катушку. Линейный электродвигатель, разработанный на кафедре Применения электрической энергии в сельском хозяйстве Ставропольского государственного аграрного университета, состоит из двух магнитопроводов цилиндрической формы, между которыми расположен наборный якорь с немагнитной прослойкой [2]. Поскольку конструкция является осесимметричной, то для изучения магнитной системы линейного электродвигателя достаточно рассмотреть часть одного магнитопровода справа от оси симметрии. Определим магнитный габарит ГМ по формуле:

, (1)

где: SМ – площадь поперечного сечения магнитопровода;
lМ – длина средней магнитной линии, проходящей через статор и якорь электродвигателя.

Рисунок 1 – Магнитная система линейного
электродвигателя новой конструкции

Таблица 1 – Расчетные значения магнитного габарита ГМ = f(Д)
h, мм
b, мм
56789
10
7,789,4611,1512,8514,55
15
7,509,1610,8312,5114,19
20
7,278,9010,5512,2113,88
25
7,088,6910,3111,9513,60
30
6,928,5010,1011,7213,35

Д – значение относительного габарита
Рассчитаем электрический габарит ГЭ по формуле:

, (2)

где: SОБ – площадь окна магнитопровода, отведенного под намагничивающую катушку;
lВ – длина среднего витка намагничивающей катушки.

Таблица 2 – Расчетные значения электрического габарита ГЭ = f(Д)
h, мм
b, мм
56789
10
5,315,625,876,076,23
15
6,827,357,788,138,43
20
7,968,699,299,8010,24
25
8,859,7510,5211,1711,75
30
9,5510,6211,5312,3313,03

Определим тепловой габарит ГТ по формуле:

, (3)

где: lП – периметр поперечного сечения катушки.

Таблица 3 – Расчетные значения теплового габарита ГТ = f(Д)
h, мм
b, мм
56789
10
5,315,625,876,076,23
15
6,827,357,788,138,43
20
7,968,699,299,8010,24
25
8,859,7510,5211,1711,75
30
9,5510,6211,5312,3313,03

Корень третьей степени из произведения габаритов является активным габаритом ГА линейного электродвигателя:

. (4)

Таблица 4 – Расчетные значения активного габарита ГА = f(Д)

h, мм
b, мм
56789
10
3,573,753,894,004,09
15
4,695,005,255,455,63
20
5,566,006,366,676,92
25
6,256,827,297,698,04
30
6,827,508,088,579,00

Рисунок 2 – Характеристики габаритов в функции относительных размеров

На рисунке 2 представлены характеристики габаритов в функции относительных размеров. Анализ активного габарита свидетельствует о неэффективности увеличения окна магнитопровода в радиальном направлении. Наилучшие удельные показатели имеют электродвигатели горизонтального ряда, на которые необходимо ориентироваться при разработке линейных электродвигателей. Подобный подход позволяет объективно учитывать расход электротехнической стали для изготовления магнитопроводов, а также меди и изоляционных материалов для изготовления намагничивающих катушек.


Библиографический список
  1. Гринченко В. А. Обоснование базовой конструкции линейного электродвигателя // Theoretical & Applied Science. – 2013. – Т. 1. – №11 (7). – С. 58-60.
  2. Гринченко В. А., Мишуков С. В. Расчет статической силы тяги линейного электродвигателя новой конструкции // Новые задачи технических наук и пути их решения. – Уфа: Аэтерна, 2014. – С. 18-20.
  3. Никитенко Г. В., Гринченко В. А. Линейный двигатель возвратно-поступательного движения с регулированием амплитуды колебаний якоря // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве. – Ставрополь: Агрус, 2009. – С. 407-410.
  4. Никитенко Г. В., Гринченко В. А. Результаты исследования линейного двигателя для вакуумного пульсатора доильного аппарата // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве. – Ставрополь: Агрус, 2010. – С. 268-272.
  5. Никитенко Г. В., Гринченко В. А. Статика электромеханических процессов в линейном электродвигателе для привода пульсатора доильного аппарата // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве. – Ставрополь: Агрус, 2011. – С. 199-202.
  6. Пат. 2357143 Российская Федерация, МПК8 F 16 К 31/06. Электромагнитный клапан / Никитенко Г. В., Гринченко В. А.; заявитель и патентообладатель Ставроп. гос. аграр. ун-т. – № 2007141983/06; заявл. 12.11.07; опубл. 27.05.09.
  7. Пат. 2370874 Российская Федерация, МПК8 H 02 K 33/12. Линейный двигатель / Никитенко Г. В., Гринченко В. А.; заявитель и патентообладатель Ставроп. гос. аграр. ун-т. – № 2008112342/09; заявл. 31.03.08; опубл. 20.10.09.
  8. Пат. 82990 Российская Федерация, МПК8 А 01 J 7/00. Регулятор вакуума / Никитенко Г. В., Гринченко В. А.; заявитель и патентообладатель Ставроп. гос. аграр. ун-т. – № 2008150545/22; заявл. 19.12.08; опубл. 20.05.09.


Все статьи автора «Kafedra PEESX»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: