Мультифизическое моделирование в задачах определения параметров постоянных магнитов электротехнических устройств

Авторы

  • Анна Леонидовна Балабан Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова
  • Валерий Викторович Гречихин Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова
  • Юлия Викторовна Юфанова Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова
  • Сергей Александрович Некрасов Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2024-2-6-11

Ключевые слова:

мультифизическое моделирование, постоянные магниты, температурное поле, магнитное поле, беспазовый электрический двигатель

Аннотация

Показано, что методологию исследований, основанную на мультифизическом моделировании, как одно из перспективных направлений в изучении физических процессов, анализе и синтезе устройств, целесообразно использовать при разработке электротехнических устройств с постоянными магнитами. Предложена его реализация для определения параметров постоянного магнита в составе беспазового электрического двигателя. Исходной информацией для задачи являются значения магнитной индукции области воздушного зазора, семейства характеристик намагничивания постоянного магнита, соответствующие им температуры постоянного магнита, конструкция, размеры и температура на поверхности двигателя. Последовательно решены обратные задачи теплообмена и магнитостатики с использованием математической модели температурного и магнитного полей двигателя для определения температуры, коэрцитивной силы, напряженности и намагниченности постоянного магнита. Знание этих параметров позволяет установить, подходит ли данный тип постоянного магнита для работы в исследуемом двигателе. Предложенный подход может быть использован при определении и проектировании других электротехнических устройств с постоянными магнитами.

Биографии авторов

Анна Леонидовна Балабан , Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

канд. техн. наук, доцент кафедры «Прикладная математика», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

Валерий Викторович Гречихин, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

д-р тех. наук, профессор кафедры «Информационные и измерительные системы и технологии», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

Юлия Викторовна Юфанова, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

канд. техн. наук, доцент кафедры «Математика и математическое моделирование», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

Сергей Александрович Некрасов , Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

д-р тех. наук, профессор кафедры «Прикладная математика», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

Библиографические ссылки

Michopoulos J.G., Farhat C., Fish J. Modeling and Simulation of Multiphysics Systems. Journal of Computing and Information Science in Engineering, 2005. Vol. 5. Iss. 3. P. 198-213.

Бахвалов Ю.А., Грекова А.Н. Определение намагниченности постоянного магнита в составе электрической машины на основе решения обратной задачи теории поля // Изв. вузов. Электромеханика. 2012. № 1. С. 34–36.

Бахвалов Ю.А. Применение обратных задач теории магнитных полей в проектировании энергосберегающих электроме-ханических устройств / Ю.А. Бахвалов, Н.И. Горбатенко, В.В. Гречихин, А.Н. Грекова // Изв. вузов. Электромеханика. 2013. № 5. С. 28–32.

Hadef M., Mekideche M.R. Application of Inverse Problem Methodology in Design Optimization of a Permanent Magnet Syn-chronous Motor (PMSM) // J. Electrical Systems, 2010. Iss. 2. P. 37–46.

Khelifa M., Mordjaoui M., Medoued A. An inverse problem methodology for design and optimization of an interior permanent magnetic BLDC motor // International Journal of Hydrogen Energy, 2017. Vol. 42, Iss. 28. P 17733–17740.

Денисов П.А. Применение скалярных потенциалов простого и двойного слоя в задачах идентификации постоянных магнитов в линейных синхронных электродвигателях // Изв. вузов. Электромеханика. 2015. № 3. С. 5-10.

Характеристики постоянного магнита N4467. [Электронный ресурс]. URL: https://www.mceproducts.com/materials/neodymium-iron-boron-sintered/n4467/ (дата обращения: 15.01.24).

Balaban A., Bakhvalov Y., Grechikhin V. Evaluation of the Coercive Force of Permanent Magnets of Electrical Devices Based on Solving Inverse Problems // International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon): Con-ference Proceedings, 3-4 Oct. 2018, Vladivostok, Russia / Vladivostok: IEEE, 2018. № 8571865. 4 p.

Балабан А.Л., Бахвалов Ю.А., Гречихин В.В. Идентификация постоянных магнитов для выбора режима сушки изоля-ции электрических машин // Изв. вузов. Электромеханика. 2018. № 6. С. 13-18.

Бахвалов Ю.А., Горбатенко Н.И., Гречихин В.В. Обратные задачи электротехники. Новочеркасск: Изд-во журнала «Известия вузов. Электромеханика», 2014. 211 с.

Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. 392 С.

#

Michopoulos J.G., Farhat C., Fish J. Modeling and Simulation of Multiphysics Systems. Journal of Computing and Infor-mation Science in Engineering. 2005;5(3):198-213.

Bachvalov Y.A., Grekova A.N. Determination of the magnetization of a permanent magnet in an electric machine based on solv-ing the inverse problem of field theory. Izvestiya Vysshihkh Uchebnykh Zavedenii. Elektromekhanika = Russian Electromechanics. 2012;(1):34-36. (In Russ.)

Bachvalov Y.A., Gorbatenko N.I., Grechikhin V.V., Grekova A.N. Application of inverse problems of magnetic field theory in the design of energy-saving electromechanical devices. Izvestiya Vysshihkh Uchebnykh Zavedenii. Elektromekhanika = Russian Elec-tromechanics. 2013;(5):28-32. (In Russ.).

Hadef M., Mekideche M.R. Application of Inverse Problem Methodology in Design Optimization of a Permanent Magnet Syn-chronous Motor (PMSM). J. Electrical Systems. 2010;(2):37–46.

Khelifa M, Mordjaoui M, Medoued A. An inverse problem methodology for design and optimization of an interior permanent magnetic BLDC motor. International Journal of Hydrogen Energy.2017;42(28):17733–17740.

Denisov P.A. Application of single and double layer scalar potentials in problems of identification of permanent magnets in line-ar synchronous electric motors. Izvestiya Vysshihkh Uchebnykh Zavedenii. Elektromekhanika = Russian Electromechanics. 2015;(3):5-10. (In Russ.).

Characteristics of permanent magnet N4467. [Electronic resource]. Available at: https://www.mceproducts.com/materials/neodymium-iron-boron-sintered/n4467/ (accessed 15.01.2024).

Balaban A.L., Bakhvalov Y.A., Grechikhin V.V. Evaluation of the Coercive Force of Permanent Magnets of Electrical Devices Based on Solving Inverse Problems. International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon): Conference Proceedings, 3-4 Oct. 2018, Vladivostok, Russia. Vladivostok: IEEE; 2018. 4 p.

Balaban A.L., Bakhvalov Y.A., Grechikhin V.V. Identification of permanent magnets for selecting the drying mode of electrical machine insulation. Izvestiya Vysshihkh Uchebnykh Zavedenii. Elektromekhanika = Russian Electromechanics, 2018;(6):13-18. (In Russ.).

Bakhvalov Y.A., Gorbatenko N.I., Grechikhin V.V. Inverse Problems of Electrical Engineering. Novocherkassk: Izd-vo zhurnala «Izv. vuzov. Elektromekhanika»; 2014. 211 p. (In Russ.)

Segerlind L. Application of the finite element method. Moscow: Mir; 1979. 392 p. (In Russ.)

Опубликован

28.06.2024

Как цитировать

(1)
Балабан , А. Л.; Гречихин, В. В.; Юфанова, Ю. В.; Некрасов , С. А. Мультифизическое моделирование в задачах определения параметров постоянных магнитов электротехнических устройств. electromeh 2024, 67, 6-11.

Выпуск

Раздел

Статьи