77-я Международная научно-техническая конференция ААИАВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ. ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И ПОДГОТОВКА КАДРОВ Вопросы рабочего. - презентация

1 77-я Международная научно-техническая конференция ААИАВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ. ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И ПОДГОТОВКА КАДРОВ Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением МГТУ «МАМИ» Кафедра «Электротехника и компьютеризированные электромеханические системы» Научный руководитель к.т.н.КЕЦАРИС А.А. Докладчик аспирантДУХАНИН В.И. МГТУ «МАМИ» Кафедра «Электротехника и компьютеризированные электромеханические системы» Научный руководитель к.т.н.КЕЦАРИС А.А. Докладчик аспирантДУХАНИН В.И. 28 марта 2011 года РОССИЯ, МОСКВА, МГТУ «МАМИ»

2 Линейный генератор со свободным поршнем (ЛГСП) Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением

3 Экспериментальная линейная электрическая машина Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением

4 Экспериментальная линейная электрическая машина Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением Задачи исследования: 1. Создать математическую модель линейной электрической машины для решения методом конечных элементов. 2. Реализация моделирования движения подвижного элемента внутри статора и динамических электрических процессов методом подвижных сеток. 3. Получение электрических характеристик машины. 4. Подготовка математической модели для совместного решения динамики подвижного элемента линейной электрической машины и термодинамического воздействия процессов сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания.

5 Выбор конструкции магнитной системы Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением обилях Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением обилях Система кольцевых магнитов с осевой чередующейся намагниченностью

6 Выбор конструкции магнитной системы Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением обилях Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением обилях Система кольцевых магнитов с осевой чередующейся и осевой чередующейся намагниченностью

7 Основные параметры электрической машины Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением обилях Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением обилях Система кольцевых магнитов с осевой чередующейся и осевой чередующейся намагниченностью Конструктивные параметры Наименование параметра Обозн. Ед.изм Знач. Радиус внутренней проточки статора Rtube мм 60 Наружный радиус статораRstatмм 102 Внутренний радиус трубы коммутатораR1 мм 46,3 Внутренний радиус катушекRcoilмм 62 Внутренний радиус постоянных магнитов Rmagnмм 84 Внутренний радиус доп. пост. магнитовRmagn1 мм 97,4 Воздушный зазорdeltaмм 1 Толщина стенки трубы коммутатораa1 мм 4,4 Шаг полюсов статораTAUstмм 22 Шаг кольцевых выступов коммутатора мм 16,5 Толщина кольцевых постоянных магнитов Amagnмм 6,6 Половина толщины магнитопроводаbмм 3,08 Толщина кольцевого выступа коммутатора Acomмм 6,16 Относительный размер уступа магнитопровода –0,6 Число витков катушкиNC–50 Толщина провода катушкиD1_wireмм 2,6 Активное сопротивление катушкиRes_coil Ом

8 Основные параметры электрической машины Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением

9 Результаты расчетов Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением Зависимость мощности от величины рабочего хода Зависимость мощности от частоты колебаний Характеристики электрической машины при частоте 50 Гц и рабочем ходе 100 мм Магнитная индукция в рабочем воздушном зазоре Суммарная сила тока на нагрузке Суммарная осевая сила, действующая на подвижный элемент

10 Заключение Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением невысокие удельные мощностные характеристики рассмотренной линейной электрической машины, требующие ее дальнейшей оптимизации, как геометрии, так и кинематических параметров работы; достаточно большую массу постоянных магнитов, что приводит к удорожанию электрической машины. Вместе с этим устройство пригодно для лабораторного моделирования в дальнейшем. В результате расчета линейной электрической машины методом конечных элементов можно детально исследовать распределение магнитного поля с учетом нелинейных характеристик магнитных материалов. При возросших вычислительных мощностях современных компьютеров появляется возможность проводить оптимизацию параметров электрических машин при моделировании движения частей электрической машины относительно друг друга. Ед. изм.Величина Удельные параметры Удельная мощность на единицу поверхности воздушного зазора Вт/м Удельная мощность на единицу объема статора Вт/м Удельная мощность на единицу массы электрической машины Вт/кг 16,8 Массовые параметры Масса подвижного элемента (без элементов крепления)кг 5,9 Масса магнитного материалакг 8,00

11 Список литературы 1.Boldea, I. Synchronous generators. The Electric Generators Handbook. Taylor & Francis Group, Boldea, I. Variable speed generators. The Electric Generators Handbook. Taylor & Francis Group, High Performance Free-Piston Stirling Engines, Sunpower Inc. Athens, Ohio USA Cawthorne William R., Optimization of a Brushless Permanent Magnet Linear Alternator for Use With a Linear Internal Combustion Engine. Dissertation, the College of Engineering and Mineral Resources at West Virginia University, Morgantown, West Virginia, Hanson Jorgen, Analysis and Control of a Hybrid Vehicle Powered by a Free-Piston Energy Converter, Electrical Machines and Power Electronics School of Electrical Engineering. Royal Institute of Technology (KTH), Stockholm, Sweden Boldea, I. Synchronous generators. The Electric Generators Handbook. Taylor & Francis Group, Boldea, I. Variable speed generators. The Electric Generators Handbook. Taylor & Francis Group, High Performance Free-Piston Stirling Engines, Sunpower Inc. Athens, Ohio USA Cawthorne William R., Optimization of a Brushless Permanent Magnet Linear Alternator for Use With a Linear Internal Combustion Engine. Dissertation, the College of Engineering and Mineral Resources at West Virginia University, Morgantown, West Virginia, Hanson Jorgen, Analysis and Control of a Hybrid Vehicle Powered by a Free-Piston Energy Converter, Electrical Machines and Power Electronics School of Electrical Engineering. Royal Institute of Technology (KTH), Stockholm, Sweden 2006 Вопросы рабочего процесса линейного генератора с возвратно-поступательным движением

12 Благодарю за внимание Применение линейного электрического генератора с двигателем со свободным поршнем в гибридных автомобилях