Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Разработка и исследование вибрационного электромагнитного двигателя

Диссертация: Разработка и исследование вибрационного электромагнитного двигателя
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Произведен расчет электромагнитных параметров активной зоны двигателя с учетом особенностей конструкции обмоточных и намагничивающих структур ВЭМ аналитически-численным методом анализа. Полученные зависимости параметров электромагнитного поля от координат пространства достаточно точно отражают адекватность моделей реальным физическим объектам. Это позволило рассчитать интегральные характеристики… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. ОБЗОР ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА ВИБРАЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ МЕХАНИЗМОВ
    • 1. 1. Обзор технических решений вибрационных электрических механизмов
    • 1. 2. Обзор методов расчета динамических процессов вибрационных электрических механизмов (ВЭМ)
  • ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВИБРАЦИОННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО МЕХАНИЗМА
    • 2. 1. Постановка задачи расчета ВЭМ
    • 2. 2. Построение модели ВЭМ
  • ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В
  • УСТАНОВИВШЕМСЯ РЕЖИМЕ
    • 3. 1. Метод расчета параметров электромагнитного поля
    • 3. 2. Расчет параметров магнитного поля в рабочей зоне
    • 3. 3. Исследование статических тяговых характеристик
    • 3. 4. Исследование динамических характеристик ВЭМ
      • 3. 4. 1. Анализ зависимости электромагнитной силы ВЭМ от времени
      • 3. 4. 2. Анализ зависимости ускорения, скорости и перемещения подвижных частей ВЭМ от времени
      • 3. 4. 3. Формирование требований к статическим параметрам устройства в соответствии с требованиями динамических характеристик ВЭМ
  • ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЭМ
    • 4. 1. Измерение магнитного поля ВЭМ
    • 4. 2. Экспериментальное исследование статических и динамических характеристик ВЭМ

Разработка и исследование вибрационного электромагнитного двигателя (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Создание конкурентоспособной продукции бытового назначения (компрессоры, маслобойки, бритвы и т. д.) непосредственно зависит от использованных в ней электромагнитных преобразователей энергии. Особенно интересны как в научном плане, так и в коммерческом приложении вибрационные электромагнитные механизмы (ВЭМ), в которых рабочий орган совмещен с двигателем [1]. Этот факт положительно сказывается на улучшении технологичности конструкций и повышения их надежности из-за отсутствия промежуточных согласующих механизмов (кулисных, кулачковых). Такие ВЭМ могут быть использованы при создании устройств бытового назначения, например, компрессоров для перекачивания жидкостей и газов, а также электробритв, маслобоек и других механизмов. Они свидетельствуют о перспективе разработки теории и практического использования вибрационных электромагнитных двигателей в бытовой технике. Однако этим вопросам в литературе последнего времени, посвященной электромагнитным устройствам, уделяется недостаточно внимания. В частности, проблема синтеза этих двигателей до настоящего времени не решена, а существующие методы расчета ВЭМ не достаточно точно и глубоко раскрывают состояние электромагнитного поля и поведение объекта в динамике. Среди большого количества предложенных конструктивных решений ВЭМ [1−38] выявлен ряд недостатков, снижающих их технические и потребительские характеристики и ограничивающих их применимость в бытовой технике, в частности, технологическая сложность изготовления, высокая стоимость подготовки производства и себестоимость серийных изделий, а также повышенный шум во время работы и нередко низкая надежность.

В связи с вышеизложенным, целью настоящей работы является исследование вибрационных электромагнитных механизмов, состоящих из сопряженных рабочих органов и двигателя, обладающих высокой надежностью, технологичностью изготовления, низким уровнем шума, низкой себестоимостью для создания условий разработки на этой основе различных приборов бытового назначения.

В соответствии с этой целью сформированы задачи:

— проведение теоретического анализа электромагнитного поля и динамических процессов;

— выявление взаимосвязи интегральных и отдельных составляющих потоков электромагнитной энергии, для расчета на их основе статических характеристик;

— определение принципов оптимизации конструкции и рабочих режимов;

— разработка вибрационных двигателей применительно к устройствам бытового назначения.

Достижение поставленной цели предполагается осуществить на основе концепции конструктивного исполнения вибрационного электромагнитного механизма с динамическим уравновешиванием подвижных частей и совмещением рабочих органов и двигателя. Это позволит: улучшить технологичность полученных конструкцийповысить надежностьминимизировать расход материала на изделиеуменьшить себестоимость серийных изделийуменьшить уровень шума и вибрации изделия в целомсоздать условия для дальнейшего совершенствования конструкции с целью улучшения массогабаритных, энергетических и динамических показателей.

Для обоснованности и достоверности научных положений, выводов и рекомендаций необходимо: применить аналитические и экспериментальные методы исследования и решения характерных модельных задачисследовать электромагнитное поле аналитически-численным методомрассчитать статические и динамические характеристики устройствсоздать алгоритм расчета вибрационного электромагнитного механизмапровести исследования и сформулировать на их основе выводы представляющие собой базовые положения для расчета оптимального ВЭМсоздать ряд электромагнитных устройств бытовой техники с высокими потребительскими свойствами.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Разработанная методика проектирования ВЭМ.

2. Методика расчета статических и динамических характеристик вибрационного электромагнитного двигателя.

3. Новое техническое решение вибрационного электромагнитного двигателя, защищенное свидетельствами на полезную модель.

Основные результаты проведенных в работе теоретических и экспериментальных исследований формируются в следующем:

1. Создана схема формирования конструктивного исполнения вибрационных электромагнитных двигателей с динамическим уравновешиванием подвижных частей. Реализованы научно-технические решения электродвигателей, удовлетворяющие критериям современной бытовой техники.

2. Произведен расчет электромагнитных параметров активной зоны двигателя с учетом особенностей конструкции обмоточных и намагничивающих структур ВЭМ аналитически-численным методом анализа. Полученные зависимости параметров электромагнитного поля от координат пространства достаточно точно отражают адекватность моделей реальным физическим объектам. Это позволило рассчитать интегральные характеристики электромеханического устройства и осуществить синтез геометрии магнитной системы двигателя с требуемыми электрофизическими свойствами.

3. Разработана методика анализа статических и динамических характеристик на основе цифрового моделирования магнитного поля ВЭМ.

4. Разработан алгоритм синтеза параметров устройств, позволяющий получить ВЭМ с параметрами на уровне лучших мировых стандартов.

5. По результатам исследований электромагнитных, статических и динамических характеристик двигателя проведено опытно-экспериментальное макетирование. Результаты макетирования подтвердили достоверность расчетных методик и позволили скорректировать методику расчета и конструктивное исполнение вибрационного электромагнитного механизма.

6. На основании результатов исследований разработан и внедрен в серийное производство аэратор семян «Росток», аквариумный компрессор. На эти устройства в получены свидетельства на полезную модель, сертификаты соответствия, гигиенические сертификаты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

К настоящему времени известно значительное количество работ отечественных и зарубежных авторов, в которых дано научное обоснование создания вибрационных электромагнитных механизмов с различными конструктивными решениями.

Однако изучение технической литературы посвященной электромагнитным механизмам показало, что и в этой проблеме имеется много нерешенных вопросов, в частности, технологическая сложность изготовления, высокая стоимость подготовки производства и себестоимость серийных изделий, а также повышенный шум во время работы и нередко низкая надежность, кроме этого отсутствуют основы проектирования вибрационных электромагнитных двигателей с динамическим уравновешиванием подвижных частей. Рассмотренный в работе вибрационный электромагнитный механизм наиболее полно отвечает требованиям современного производства, так как в нем объединены рабочие органы и двигатель. Двигатель имеет относительно малую массу и габариты, достаточно низкий уровень шума, прост по конструкции и надежен в эксплуатации.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А.И. Синтез и исследование машин и механизмов с электромагнитным приводом. Новосибирск: Изд-во. Новосиб. университета, 1991. — 248 с.
  2. Ф.А. Электромеханические реле основы проектирования и расчета. Харьков: Изд-во. Харьковского университета, 1956. — 355 с. Гордон А. В., Сливинская А. Г. Электромагниты постоянного тока. -М.:ГЭИ, 1960.-448 с.
  3. А.Г., Гордон А. В. Электромагниты со встроенными выпрямителями. М.: Энергия, 1970. — 66 с.
  4. М.И., Туль М. П. Динамика электромагнитных механизмов. Методическое пособие. Саратов: Изд-во. Саратовского университета, 1977. — 172 с.
  5. М. Berkouk, V. Lemarquand, G. Lemarquand. Analytical Calculation of Ironless Loudspeaker Motors // IEEE Transaction on Magnetics, March 2001. Vol. 37, № 2. — P. 1011−1014.
  6. A.c. № 107 812 СССР. Электромагнитный компрессор / H.P. Муратов,
  7. B.А. Репин, Н. П. Ряшенцев, А. И. Смелягин. Опубл. в БИ, 1987, № 9. Волосатое В. А. Ультразвуковая обработка. — Ленинград: Лениздат, 1973.- 190 с.
  8. С.Н., Есипенко Я. И., Раскин Я. М. Механизмы. 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1976. — 784 с. Электромагнитные молоты. Под ред. А. Т. Малова, Н. П. Ряшенцева и др. — Новосибирск: Наука, 1979.
  9. Н.П., Ряшенцев Н. П., Смелягин А. И. К определению тока электромагнитного двигателя, работающего на компрессор // Электрические линейные двигатели. Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1972.-С. 56−61.
  10. Свидетельство на полезную модель. Электромагнитный компрессор / Прохоренко Е. В., Сидоров В. М., Одокиенко С. И. // Положительное решение от 12.10.2002.
  11. Свидетельство на полезную модель RU 20 216 U1. Бытовой аэратор / Прохоренко Е. В., Сидоров В. М., Одокиенко С.И.// опубл. в БИ, 2001.-№ 30.
  12. Тер-Акопов А. К. Динамика быстродействующих электромагнитов. -М.: Энергия, 1965.- 168 с.
  13. Shuller. Die Wirkungsrad des Elektromagneten. ETZ, 1913. — P. 613 652.
  14. А.И. Основные проблемы электрических машин прямолинейного движения. М.: Электричество, 1941. — № 2. Сотсков Б. С. Основы расчета и проектирования электромеханических элементов электрических аппаратов.- М.: Энергия, 1965.-574с.
  15. Н.Е. К расчету динамических характеристик электромагнитов // Вестник электропромышленности, 1941. № 3. Сотсков Б. С. Основы расчета и проектирования элементов автоматических и телемеханических устройств. — М.: Госэнергоиздат, 1953.-576 с.
  16. .С. К вопросу о приближенном решении уравнений движения для подвижной системы реле // Автоматика и телемеханика, 1950.-№ 1
  17. H.L. Toms, R.G. Colclaser, М.Р. Krefta. Two-Dimensional Finite Element Magnetic Modeling for Scalar Hysteresis Effects // IEEE Transaction on Magnetics, March 2001. Vol. 37, № 2, P. 982−988.
  18. Kiyohito Yamasawa, Shigemitsu Suzuki, Paul P. Biringer. A Proposal for Finite-Element Force Approximation of an Automative Magnetic Actuator // IEEE Transaction on Magnetics, July 1990. Vol. 26, № 4, P. 1270−1273.
  19. A.M. Pawlak, T.W. Nehl. Transient Finite Elememt Modeling of Solenoid Actuators: the Coupled Power Electronics, Mechanical, and Magnetic Field Problem // IEEE Transaction on Magnetics, January 1988. Vol. 24, № 1, P. 270−273.
  20. Daiki Ebihara, Yoshiki Kuno. The Development of Claw Pole Linear Pulse Motor with Permanent Magnet // IEEE Transaction on Magnetics, September 1989. Vol. 25, № 5, P. 3919−3921.
  21. Seok-Myeong Jang, Sang-Sub Jeong. Armature Reaction Effect and Inductance of Moving Coil Linear Oscillatory Actuator with Unbalanced Magnetic Circuit // IEEE Transaction on Magnetics, July 2001. Vol. 37, #4, P. 2847−2850.
  22. M. Marinescu, N. Marinescu, W. Bernreuther. A 2-D Treatment of the Eddy Currents Induced by Transversal Oscillations of Permanent Magnet Rings in Conducting Axisymmetric Plates // IEEE Transaction on Magnetics, March 1992. Vol. 28, № 2, P. 1386−1389.
  23. G. Asche, Ph. K. Sattler. Numerical Calculation of the Dynamic Behaviour of Electromagnetic Actuators // IEEE Transaction on Magnetics, March 1990. Vol. 26, № 2, P. 979−982.
  24. Kiyohito Yamasawa, Paul P. Biringer. Graphical Analysis of Thermomagnetic Actuator with Hybrid Excitation // IEEE Transaction on Magnetics, November 1990. Vol. 26, № 6, P. 3124−3128.
  25. Н.П., Тимошенко E.M., Фролов A.B. Теория, расчет и конструирование электромагнитных машин ударного действия. -Новосибирск: Наука, 1974.
  26. М.И. Расчёт электромагнитных реле. 4-е. Изд., перераб. и доп. — JL: Энергия, 1975.
  27. Р.А. Электромагнитные элементы технической кибернетики. М.: Наука, 1972. — 414 с.
  28. И.И. Физическое моделирование электромагнитных механизмов. М.: Энергия, 1969. 64 с.
  29. А.Г., Пеккер А. И. Расчет электромагнитных механизмов на вычислительных машинах. М.: Энергоатомиздат, 1985. — 216 с.
  30. Daiki Ebihara, Yoshiki Kuno. Study of a Basic Structure of Surface Actuater // IEEE Transaction on Magnetics, September 1989. Vol. 25, #5, P. 3916−3918.
  31. B.M. и др. Проектирование устройств автоматики и телемеханики. — Новосибирск, 1980. 108 с.
  32. В.П. Электромагнитные устройства автоматики. М.: Высшая школа, 1974.
  33. С.П., Казаков A.M., Колотилов Н. Н. Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении. М.: Машиностроение, 1970.
  34. .И., Шамрай Б. В. Электромагнитные устройства автоматики. М.: Энергия, 1965. 448 с.
  35. Е.В., Елшин А. И., Кожухов В. В. Исследование магнитного поля компрессора для перекачки жидкости // Сб. науч. тр. «Технична электродинамика». Киев. 2002. С. 1−6.
  36. А.И., Прохоренко Е. В. Анализ тяговых характеристик магнитодинамического двигателя // Научный вестник НГТУ. 2002. № 2. С. 145−154.
  37. А.Н. Краевые характеристики в задачах электродинамики. — Киев: Наук, думка, 1989. 224 с.
  38. Е. А. Данилевич Я.Б., Яковлев В. И. Электромагнитные поля в электрических машинах. — Л.: Энергия, 1979. 176 с. Острейко В. Н. Расчет электромагнитных полей в многослойных средах. — Л.: Изд. ЛГУ, 1981. — 151 с.
  39. Янке Е, Эмде Ф., Леш Ф. Специальные функции. М.: Наука, 1968. -344 с.
  40. Н.М. Методы интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений.- 2-е изд., перераб.- М.: Высш. шк., 1963. 546 с.
  41. И.Н., Семендяев К. А. Справочник по математике. 11-е изд., — М.: Наука, 1967. — 430 с.
  42. Л.С. Обыкновенные дифференциальные уравнения. М.: Наука, 1970.-331 с.
  43. Дьяконов В. Mathcad 2000: учебный курс, — СПб.: Питер, 2001. 592 с.
  44. В.О. Электрические измерительные приборы и измерения. М.: Госэнергоиздат, 1958.
  45. М.М., Потаенко К. Д., Тихонов В. И. и др.
  46. Эпитаксиальные датчики Холла и их применение. Ташкент: Фан, 1986.-215 с.
  47. В. М. Маковеев В.К., Стариков A.M. Холловские магнитометры для стационарных магнитных полей с отсчетом в единицах поля (краткое содержание препринта) // ГТГЭ, 1980. № 6, С. 135 — 139.
  48. Л.Н., Лачинов В. М., Маковеев В. К., Стариков А.М.
  49. Холловский магнитометр с повышенной разрешающей способностью //ГТГЭ, 1983,-№ 6, С.165−168.
  50. А.И., Шпиринг К. Помехоустойчивый магнитометр Холла. // ПТЭ, 1987. № 3, С. 203 — 207.
  51. В.Ю., Кившик А. Ф. Измерение пространственного распределения индукции нестационарного магнитного поля. // ПТЭ, 1978.-№ 3, С. 180- 183.
  52. Honeywell MICRO SWITCH Sensing and Control, #2, 2002. 235 c. Платан. Электронные компоненты. Каталог. — Изд-во. ЗАО «Красногорская типография», 2002. — 303 с.
  53. Р.Г., Ерофеев А. А. Пьезоэлектронные устройства вычислительной техники, систем контроля и управления. Санкт-Петербург: Политехника, 1994. 608с.
  54. В.В. Пьезорезонансные датчики. М.: Энергоатомиздат, 1989. 325с.
  55. Най Дж. Физические свойства кристаллов. Под ред. J1.A. Шувалова. -М.: Мир, 1965.
  56. И.А., Егоров Ю. М., Родзивилов В.А.Приборы с переносом заряда в радиотехнических устройствах обработки информации. М.: Радио и связь, 1987.
  57. Приборы с зарядовой связью: Пер. с англ. / Под ред. Д. Ф. Барба. М.: Мир, 1982.
  58. Ультразвуковые преобразователи: Пер с англ. / Под ред. Е. Кикучи.-М.: Мир, 1972.
  59. Г. А., Данцингер А. Я., Разумовская О. Н. Новые пьезокерамические материалы. Ростов-на-Дону: РГУ, 1983. 206с. Holland R. Piezoelectric effects in ferroelectric ceramics // IEEE Spectrum, 1970 — Vol.7. — № 4. — P.67−74.
  60. X. Теория инженерного эксперимента. Пер с англ. / Под ред. Н. П. Бусленко. -М.: Мир, 1972. 381 с.
  61. Электрические измерения неэлектрических величин. Под ред. П. В. Новицкого. Д.: Энергия, 1975. — 576 с.
  62. В.Н. Электрические измерения механических величин. М.: Энергия, 1970. — 104 с.
  63. Н.П. Датчики механических параметров машин. М.: Из-во АН СССР, 1959.
  64. A.M. Электрические измерения неэлектрических величин. -Л.: Энергия, 1975. 576 с.
  65. А.Н. Ошибки измерений физических величин. Л.: Наука, 1974.- 108 с.
  66. С.Г. Погрешности измерений. JL: Энергия, 1978. — 262 с. Бабичев Л. П., Бабушкина Н. А., Башковский A.M. и др.
  67. Физические величины. Справочник. Под ред. Григорьева И. С., Мейлихова Е. З. М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с. Тойберг П. Оценка точности результатов измерений. — М.: Энергоиздат, 1988.
  68. Р.Г. Пластмассовые детали машин и приборов. М.: Машиностроение, 1965.
  69. В.Д. Краткий справочник конструктора. JL: Машгиз, 1963. -544 с.
  70. Справочник конструктора точного приборостроения. Под ред. К. Н. Явленского, Б. П. Тимофеева, Е. Е. Чаадаевой. JL: Машиностроение, 1989.-792 с.
  71. Д.М., Яманов С. А. Радиотехнические материалы. -М.: высшая школа, 1972.
  72. Ю.В. Электротехнические материалы. М.: Энергия, 1976. -319с.
  73. А.И., Шамаев Ю. М. Магнитные сердечники в автоматике и вычислительной технике. М.: Энергия, 1967.
  74. Справочник по средствам автоматики. Под ред. В. Э. Низэ и И. В. Антика.-М.: Энергоатомиздат, 1983.
  75. Электротехнический справочник. Под ред. В. Г. Герасимова. М.: Энергоиздат, 1982. — 440 с.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!