Development of engineering methods of calculation magnetic systems with permanent magnets on the basis of the finite element method

Abstract

1 Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Россия 2 Комсомольский-на-Амуре государственный университет, Комсомольск-на-Амуре, Россия РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОЙ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА МАГНИТНЫХ СИСТЕМ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ НА ОСНОВЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВИнтенсивное развитие систем с постоянными магнитами требует совершенствования методов их расчета. В настоящее время создать электромеханические устройства с высокими массоэнергетическими показателями невозможно без точных методов расчета полей и оптимизационных расчетов. При этом возникает следующее техническое противоречие. Точные электромагнитные расчеты требуют значительных вычислительных ресурсов и применения сложных программ, таких как Ansys, Cosmos, а методы оптимизации нуждаются в большом количестве циклов вычислений при выборе наилучших параметров. Включить тяжеловесные программы в оптимизационные циклы, несмотря на их точность, не представляется возможным из-за неприемлемого времени вычисления. Разрешить это противоречие можно только в одном случае: необходимо создать простую, но точную модель расчета магнитной системы, которую можно было бы использовать для оптимизации. В статье предлагается решение данной проблемы, а именно методика, основанная на методе конечных элементов. Но для реализации этого метода используется заранее выбранное ограниченное количество элементов, обеспечивающих требуемую точность. Это новый подход в решении подобных задач. Таким образом, получен простой с точки зрения реализации, но приемлемый по точности расчета основных электромагнитных параметров метод. Он прошел апробацию для моделей оптимизации с большим числом циклов при проектировании систем с постоянными магнитами и показал очень хорошие результаты по времени счета и точности. Метод применялся при проектировании магнитных систем генераторов ветроэнергетических установок, вентильных двигателей для запорной аппаратуры, генераторов для дизель-электрических установок источников бесперебойного питания. Этот подход можно рекомендовать для решения других подобных задач: тепловых, вентиляционных, гидравлических, динамики напряжений.Ключевые слова: магнитное поле, магнитный поток, индукция, метод конечных элементов, векторный магнитный потенциал, оптимальное проектирование. Разработка методики расчета магнитных систем с постоянными магнитами 59Intensive development of systems with permanent magnets requires improvement of their calculation methods. At present, it is impossible to create Electromechanical devices with high massenergy indicators without accurate methods of field calculation and optimization calculations. Thus there is the following technical contradiction. Accurate electromagnetic calculations require significant computational resources and the use of complex programs such as Ansys, Cosmos, and optimization methods require a large number of calculation cycles when choosing the best parameters. It is not possible to include heavy-weight programs in optimization cycles, despite their accuracy, because of the unacceptable calculation time.This contradiction can ...

The Combined Excitation Submersible Haydrogenerator as an Alternative Energy Source for Small and Medium Rivers

“…Высота истока -178 м над уровнем моря, устья -112 м над уровнем моря. Средний расход воды возле Рыльска -32 м 3 /с [1,2].…”

“…Анализ электрических машин комбинированного возбуждения показывает, что почти все они имеют дополнительный паразитный зазор. Это приводит к увеличению объема обмотки возбуждения и электрической машины в целом [2][3][4][5][6].…”

“…Авторами разработана конструкция, не имеющая этого недостатка [7][8][9][10]. Конструктивные особенности и принцип действия предлагаемого генератора представлены ниже.…”

“…Цимлянское водохранилище. Общая длина реки составляет 317 км, площадь поверхности -9580 км2 . Питание осуществляется талыми и дождевыми водами.…”