WPŁYW WYMIARÓW UZWOJENIA STOJANA NA SIŁĘ CIĄGU SILNIKA TUBOWEGO Z MAGNESAMI TRWAŁYMI



Podobne dokumenty
WIZUALIZACJA WYNIKÓW OBLICZEŃ POLOWYCH PRZYJAZNYCH ŚRODOWISKU SIŁOWNIKÓW ELEKTROMAGNETYCZNYCH

OBLICZENIA POLOWE SILNIKA PRZEŁĄCZALNEGO RELUKTANCYJNEGO (SRM) W CELU JEGO OPTYMALIZACJI

Analiza pola magnetycznego w silniku liniowym oscylacyjnym oraz obliczanie jego parametrów elektromagnetycznych

WPŁYW LICZBY FAZ NA TĘTNIENIA SIŁY MAGNETYCZNEJ W AKTUATORZE LINIOWYM

WPŁYW EKSCENTRYCZNOŚCI STATYCZNEJ WIRNIKA I NIEJEDNAKOWEGO NAMAGNESOWANIA MAGNESÓW NA POSTAĆ DEFORMACJI STOJANA W SILNIKU BLDC

Obliczenia polowe silnika przełączalnego reluktancyjnego (SRM) w celu jego optymalizacji

PROJEKT SILNIKA VCM DO AKTYWNEJ WIBROIZOLACJI DRGAŃ

OBLICZANIE I POMIAR NAGRZEWANIA TUBOWEGO SILNIKA LINIOWEGO Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

SILNIK SYNCHRONICZNY ŚREDNIEJ MOCY Z MAGNESAMI TRWAŁYMI ZASILANY Z FALOWNIKA

SILNIK BEZSZCZOTKOWY O WIRNIKU KUBKOWYM

Zwój nad przewodzącą płytą METODA ROZDZIELENIA ZMIENNYCH

Polowe wyznaczanie parametrów łożyska magnetycznego w przypadku różnych uzwojeń stojana

ZWARTE PRĘTY ROZRUCHOWE W SILNIKU SYNCHRONICZNYM Z MAGNESAMI TRWAŁYMI O ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM

ZASTOSOWANIE SKOSU STOJANA W JEDNOFAZOWYM SILNIKU SYNCHRONICZNYM Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

ZASTOSOWANIE MONOLITYCZNYCH NADPRZEWODNIKÓW WYSOKOTEMPERATUROWYCH W MASZYNACH ELEKTRYCZNYCH

Model polowy zjawisk elektromechanicznych napędu liniowego z magnesami trwałymi

BADANIA SYMULACYJNE SILNIKÓW RELUKTANCYJNYCH PRZEŁĄCZALNYCH PRZEZNACZONYCH DO NAPĘDU WYSOKOOBROTOWEGO

OBLICZENIA POLA MAGNETYCZNEGO I JEGO PARAMETRÓW CAŁKOWYCH W AKTUATORZE LINIOWYM OSCYLACYJNYM Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

PL B1. INSTYTUT NAPĘDÓW I MASZYN ELEKTRYCZNYCH KOMEL, Katowice, PL BUP 17/18

ANALIZA ROZKŁADU POLA MAGNETYCZNEGO W KADŁUBIE OKRĘTU Z CEWKAMI UKŁADU DEMAGNETYZACYJNEGO

PRĄDNICE I SILNIKI. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Przegląd koncepcji maszyn wzbudzanych hybrydowo do zastosowania w napędzie samochodów

SILNIK ELEKTRYCZNY O WZBUDZENIU HYBRYDOWYM

PRZEGLĄD KONSTRUKCJI JEDNOFAZOWYCH SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH Z MAGNESAMI TRWAŁYMI O ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM

POLOWO OBWODOWY MODEL DWUBIEGOWEGO SILNIKA SYNCHRONICZNEGO WERYFIKACJA POMIAROWA

2. Struktura programu MotorSolve. Paweł Witczak, Instytut Mechatroniki i Systemów Informatycznych PŁ

Zwój nad przewodzącą płytą

OPRACOWANIE MODELU POLOWEGO LINIOWEGO SILNIKA SYNCHRONICZNEGO

PORÓWNANIE SILNIKA INDUKCYJNEGO ORAZ SYNCHRONICZNEGO Z MAGNESAMI TRWAŁYMI I ROZRUCHEM BEZPOŚREDNIM - BADANIA EKSPERYMENTALNE

ANALIZA BEZSZCZOTKOWEGO SILNIKA PRĄDU STAŁEGO Z MAGNESAMI NdFeB

OBLICZENIA SKŁADNIKÓW MOMENTU ELEKTROMAGNETYCZNEGO W SILNIKU BLDC POD OBCIĄŻENIEM

Proceedings of XLI International Symposium on Electrical Machines SME 2005, June, Jarnołtówek, Poland

MOMENT ORAZ SIŁY POCHODZENIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO W DWUBIEGOWYM SILNIKU SYNCHRONICZNYM

POLITECHNIKA OPOLSKA

Maszyny elektryczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

Prądy wirowe (ang. eddy currents)

Silniki prądu stałego z komutacją bezstykową (elektroniczną)

SILNIK MAGNETOELEKTRYCZNY TARCZOWY Z TWORNIKIEM BEZ RDZENIA FERROMAGNETYCZNEGO

POLOWO - OBWODOWY MODEL BEZSZCZOTKOWEJ WZBUDNICY GENERATORA SYNCHRONICZNEGO

PROJEKT SILNIKA PRĄDU STAŁEGO Z KOMUTACJĄ ELEKTRONICZNĄ PRZEZNACZONEGO DO NAPĘDU LEKKIEGO POJAZDU ELEKTRYCZNEGO

Rys. 1. Krzywe mocy i momentu: a) w obcowzbudnym silniku prądu stałego, b) w odwzbudzanym silniku synchronicznym z magnesem trwałym

MASZYNA Z MAGNESAMI O REGULOWANYM WZBUDZENIU WYBRANE WYNIKI PRAC PROJEKTOWYCH

SILNIK RELUKTANCYJNY PRZEŁĄCZALNY PRZEZNACZONY DO NAPĘDU MAŁEGO MOBILNEGO POJAZDU ELEKTRYCZNEGO

DWUKIERUNKOWY JEDNOFAZOWY SILNIK SYNCHRONICZNY Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

BADANIE WPŁYWU GRUBOŚCI SZCZELINY POWIETRZNEJ NA WŁAŚCIWOŚCI SILNIKÓW RELUKTANCYJNYCH PRZEŁĄCZALNYCH W OPARCIU O OBLICZENIA POLOWE

Wydział EAIiE Katedra Maszyn Elektrycznych Publikacje 2009

SILNIK TARCZOWY Z WIRNIKIEM WEWNĘTRZNYM - OBLICZENIA OBWODU ELEKTROMAGNETYCZNEGO

Silniki indukcyjne. Ze względu na budowę wirnika maszyny indukcyjne dzieli się na: -Maszyny indukcyjne pierścieniowe. -Maszyny indukcyjne klatkowe.

Projekt silnika bezszczotkowego z magnesami trwałymi

ZJAWISKA CIEPLNE W MODELU MASZYNY SYNCHRONICZNEJ Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

ZASTOSOWANIE MAGNESÓW TRWAŁYCH W SILNIKU RELUKTANCYJNYM ZE STRUMIENIEM POPRZECZNYM

WPŁYW POŁĄCZEŃ UZWOJEŃ BIEGUNÓW W AKTYWNYM ŁOŻYSKU MAGNETYCZNYM NA JEGO PARAMETRY ELEKTROMAGNETYCZNE

WPŁYW ROZMIESZCZENIA MAGNESÓW NA WŁAŚCIWOŚCI EKSPOATACYJNE SILNIKA TYPU LSPMSM

WPŁYW KLINÓW MAGNETYCZNYCH NA PARAMETRY MASZYNY ELEKTRYCZNEJ Z MAGNESAMI I REGULACJĄ STRUMIENIA

Lekcja 59. Histereza magnetyczna

Wyniki badań doświadczalnego generatora dla tłumika magnetoreologicznego o ruchu liniowym

Właściwości silnika bezszczotkowego prądu stałego z magnesami trwałymi o różnych rozpiętościach uzwojeń stojana

Obwody sprzężone magnetycznie.

ROZRUCH SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

ANALIZA PORÓWNAWCZA WYBRANYCH MODELI SILNIKÓW TARCZOWYCH Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

WPŁYW OSADZENIA MAGNESU NA PARAMETRY SILNIKA MAGNETOELEKTRYCZNEGO O ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM

ZJAWISKA W OBWODACH TŁUMIĄCYCH PODCZAS ZAKŁÓCEŃ PRACY TURBOGENERATORA

CHARAKTERYSTYKI EKSPLOATACYJNE SILNIKA INDUKCYJNEGO Z USZKODZONĄ KLATKĄ WIRNIKA

DYNAMIKA ŁUKU ZWARCIOWEGO PRZEMIESZCZAJĄCEGO SIĘ WZDŁUŻ SZYN ROZDZIELNIC WYSOKIEGO NAPIĘCIA

ANALIZA WŁASNOŚCI SILNIKA INDUKCYJNEGO SYNCHRONIZOWANEGO (LSPMSM) METODĄ OBLICZEŃ POLOWYCH.

OBLICZENIOWE BADANIE ZJAWISK WYWOŁANYCH USZKODZENIEM KLATKI WIRNIKA

PROJEKT SILNIKA TARCZOWEGO Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

DOBÓR PARAMETRÓW KONSTRUKCYJNYCH SILNIKA RELUKTANCYJNEGO PRZEŁĄCZALNEGO ORAZ ICH WPŁYW NA CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE MOMENTU

DOBÓR PARAMETRÓW KONSTRUKCYJNYCH SILNIKA RELUKTANCYJNEGO PRZEŁĄCZALNEGO ORAZ ICH WPŁYW NA CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE MOMENTU

Dr hab. inż. Jan Staszak. kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES) nieobowiązkowy (obowiązkowy / nieobowiązkowy) język polski III

MAGNETOELEKTRYCZNY SILNIK MAŁEJ MOCY Z KOMPAKTOWYM WIRNIKIEM HYBRYDOWYM I Z ROZRUCHEM SYNCHRONICZNYM

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

(13) B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) PL B1 H02P 1/34

MASZYNY INDUKCYJNE SPECJALNE

Elektromagnesy prądu stałego cz. 1

Bezrdzeniowy silnik tarczowy wzbudzany magnesami trwałymi w układzie Halbacha

WERYFIKACJA METOD OBLICZENIOWYCH SILNIKÓW TARCZOWYCH Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

BADANIE JEDNOFAZOWEGO SILNIKA ASYNCHRONICZNEGO Strona 1/5

Energooszczędne silniki elektryczne prądu przemiennego

Parametry częstotliwościowe przetworników prądowych wykonanych w technologii PCB 1 HDI 2

WPŁYW KSZTAŁTU ZĘBÓW STOJANA SIŁOWNIKA ŁOŻYSKA MAGNETYCZNEGO NA JEGO PARAMETRY ELEKTROMAGNETYCZNE

ANALIZA STRUKTUR MAGNETOELEKTRYCZNYCH SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH O ROZRUCHU CZĘSTOTLIWOŚCIOWYM. OBLICZENIA

MAGNETYZM. PRĄD PRZEMIENNY

PL B1 POLITECHNIKA WARSZAWSKA, WARSZAWA, PL

Wykład 14: Indukcja cz.2.

TRÓJWYMIAROWA ANALIZA POLA MAGNETYCZNEGO W KOMUTATOROWYM SILNIKU PRĄDU STAŁEGO

Maszyny elektryczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej.

Detekcja asymetrii szczeliny powietrznej w generatorze ze wzbudzeniem od magnesów trwałych, bazująca na analizie częstotliwościowej prądu

Z powyższej zależności wynikają prędkości synchroniczne n 0 podane niżej dla kilku wybranych wartości liczby par biegunów:

NOWA SERIA WYSOKOSPRAWNYCH DWUBIEGUNOWYCH GENERATORÓW SYNCHRONICZNYCH WZBUDZANYCH MAGNESAMI TRWAŁYMI

ANALIZA WPŁYWU WYMIARÓW I KSZTAŁTU MAGNESÓW TRWAŁYCH NA MOMENT ELEKTROMAGNETYCZNY BEZSZCZOTKOWEGO SILNIKA PRĄDU STAŁEGO

PORÓWNANIE JEDNOFAZOWEGO SILNIKA INDUKCYJNEGO I JEDNOFAZOWEGO SILNIKA SYNCHRONICZNEGO Z MAGNESAMI TRWAŁYMI. BADANIA EKSPERYMENTALNE

POLOWA ANALIZA NAGRZEWANIA AKTUATORA Z UWZGLĘDNIENIEM PROMIENIOWANIA POPRZEZ MODYFIKACJĘ WSPÓŁCZYNNIKA KONWEKCJI

bieguny główne z uzwojeniem wzbudzającym (3), bieguny pomocnicze (komutacyjne) (5), tarcze łożyskowe, trzymadła szczotkowe.

Maszyny prądu stałego - budowa

Silnik tarczowy z wirnikiem wewnętrznym

Wpływ kąta przesunięcia segmentów magnesów trwałych na parametry silnika BLDC małej mocy

Ćwiczenie 4 WYZNACZANIE INDUKCYJNOŚCI WŁASNEJ I WZAJEMNEJ

Transkrypt:

Bronisław TOMCZUK Andrzej WAINDOK WPŁYW WYMIARÓW UZWOJENIA STOJANA NA SIŁĘ CIĄGU SILNIKA TUBOWEGO Z MAGNESAMI TRWAŁYMI STRESZCZENIE W pracy zbadano wpływ szerokości i wysokości przekroju cewek stojana na siłę zaczepową i znamionową silnika liniowego tubowego z magnesami trwałymi. Badany silnik jest prototypową konstrukcją, w której uzwojenie stojana podzielono na 5 cewek tworzących fazy. Wraz ze zmianą wymiarów cewek zmianie ulegały także wymiary segmentów stojana. W obliczeniach wariantowych zachowano stałą gęstość prądu wzbudzenia w cewkach stojana. Słowa kluczowe: silnik liniowy tubowy, obliczenia polowe, siła zaczepowa i ciągu 1. WSTĘP Istniej wiele typów silników liniowych [2], [4], [5]. Spośród nich coraz większą popularność zyskują silniki tubowe [1], [3], [6]. Ich główną zaletą jest korzystny stosunek siły ciągu do masy oraz niewielkie pole rozproszenia, co znajduje swoje odzwierciedlenie w sprawności. W wielu zastosowaniach mogą one w przyszłości zastąpić napędy liniowe hydrauliczne i pneumatyczne. prof. dr hab. Bronisław TOMCZUK b.tomczuk@po.opole.pl mgr inż. Andrzej WAINDOK a.waindok@po.opole.pl Katedra Elektroniki Przemysłowej Politechnika Opolska PRACE INSTYTUTU ELEKTROTECHNIKI, zeszyt 231, 2007

164 B. Tomczuk, A. Waindok Nieliczne wady tych silników wiążą się z nieco wyższymi kosztami ich wytworzenia. W związku ze wzrostem znaczenia silników liniowych w automatyzacji, celowe wydaje się przebadanie wpływu zmian w konstrukcji tych silników na ich parametry. Jednym z najważniejszych parametrów jest siła ciągu, od której zależą takie parametry jak prędkość i przyspieszenie. Dlatego też, w niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu podstawowych wymiarów uzwojeń na wartość siły magnetycznej w prototypowym silniku liniowym tubowym z magnesami trwałymi. Silnik ten został zaprojektowany i wykonany w Katedrze Elektrotechniki Przemysłowej Politechniki Opolskiej. 2. MODEL MATEMATYCZNY Uwzględniając symetrię osiowa silnika, zagadnienie brzegowe rozwiązano w układzie 2-wymiarowym z wykorzystaniem potencjału wektorowego A r. Równanie opisujące rozkład pola magnetycznego ma postać: 1 r r r A = J B μ( ) (1) Przy założeniu symetrii osiowej, równanie (1) przyjmuje następującą postać: 1 Aϕ Aϕ 1 Aϕ r + = Jϕ r μ + r r z r μ z (2) ( B) ( B) Rozwiązanie powyższego równania pozwala na wyznaczenie nie tylko rozkładu pola, lecz także jego parametrów całkowych, ważnych z punktu widzenia analizy pracy urządzenia. W przypadku analizowanego silnika do parametrów tych należy indukcyjność uzwojeń oraz siła działająca na biegnik. Indukcyjność tę można obliczyć ze znanego wzoru definicyjnego L = Ψ I N Φ = I r r N B ds S = I gdzie N jest liczbą zwojów uzwojenia, a Φ strumieniem przenikającym jeden zwój. (3)

Wpływ wymiarów uzwojenia stojana na siłę ciągu silnika tubowego... 165 Siłę magnetyczną, działającą na biegnik, można obliczyć wykorzystując tensor naprężeń Maxwella T t [7], z zależności: r t r F = T d s (4) S Wartości siły magnetycznej obliczono dla różnych położeń biegnika. Tak więc, wyznaczono siłę maksymalną F MAX, występującą w pewnym położeniu biegnika. Podano też średnią wartość siły F w całym zakresie ruchu biegnika. AV 3. ZAŁOŻENIA DO OBLICZEŃ Badany silnik ma konstrukcję pięciofazową. Stojan składa się z pięciu segmentów wewnątrz których znajdują się cewki (rys. 1). Biegnik składa się z na przemian ułożonych pierścieni ferromagnetycznych i magnesów pierścieniowych. Rys. 1. Połowa przekroju silnika

166 B. Tomczuk, A. Waindok Obliczenia wykonano z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Dla materiału ferromagnetycznego stojana przyjęto nieliniową charakterystykę magnesowania przedstawioną na rys. 2a. Magnesy trwałe NdFeB opisano za pomocą liniowej charakterystyki odmagnesowania (rys. 2b). W pracy zbadano wpływ wysokości h oraz szerokości d przekroju cewek uzwojenia stojana (rys 3) na wartość maksymalną oraz średnią siły zaczepowej i znamionowej. Grubości segmentów stojana g = 3 mm nie zmieniano. Do obliczeń założono pracę krokową silnika, w której w każdej chwili jest zasilana tylko jedna cewka z prądem o wartości znamionowej I N = 8 A. Przedstawione tutaj wyniki obliczeń dotyczą zasilania cewki środkowej (nr 3, rys. 1). a) b) Rys. 2. Charakterystyka magnesowania rdzenia (a) oraz odmagnesowania magnesów trwałych (b) a) b) Rys. 3. Wymiary geometryczne podlegające zmianom: a) wysokość cewki, b) szerokość cewki

Wpływ wymiarów uzwojenia stojana na siłę ciągu silnika tubowego... 167 4. WYNIKI OBLICZEŃ Wyznaczono stosunek wartości średniej siły ciągu do maksymalnej. Wartości tego stosunku podano w odniesieniu do siły magnetycznej pochodzącej od magnesów trwałych (zaczepowej) oraz siły podczas wzbudzenia silnika. Wartość maksymalna siły to największa ze wszystkich wartości otrzymanych dla różnych położeń biegnika. Wartość średnia siły jest określana jako średnia arytmetyczna wartości otrzymanych dla wszystkich analizowanych położeń biegnika. 4.1. Wpływ wysokości cewek uzwojenia na siłę działającą na biegnik Wysokość cewek stojana zmieniano w zakresie od 10 mm do 50 mm, co 1 mm. Wraz ze zmianą wymiarów cewek zmieniały się oczywiście wymiary ferromagnetycznych segmentów stojana. Wyniki obliczeń przedstawiono w formie wykresów i rozkładów linii sił pola magnetycznego, dla założonej stałej gęstości prądu w uzwojeniu stojana. Rys. 4a. Maksymalna i średnia wartość siły zaczepowej Rys. 4b. Stosunek średniej siły zaczepowej do wartości maksymalnej Siła zaczepowa, występująca przy braku wzbudzenia uzwojeń, może się zmienić jedynie na skutek zmian wymiarów magnesów, lub elementów ferromagnetycznych. Jak można było oczekiwać, obliczenia wykazały, że zmiana wy-

168 B. Tomczuk, A. Waindok sokości cewek nie wpływa praktycznie na wartość siły zaczepowej. Zarówno wartość średnia, jak i maksymalna tej siły zmienia się zaledwie o kilka procent przy 5-krotnej zmianie wysokości cewek (rys. 4a). Stosunek wartości średniej do maksymalnej siły zaczepowej również jest niezależny od wysokości cewek (rys. 4b). Rys. 5. Rozkład pola magnesów trwałych w cewkach o małej wysokości (h = 10 mm) Rys. 6. Zależność siły ciągu od położenia biegnika wzdłuż osi z dla różnych wartości h, (I = 8 A) Na rysunku 6 przedstawiono wartości siły ciągu dla różnych wysokości h cewek stojana, w funkcji położenia biegnika. Zarówno wartość średnia, jak i maksymalna tej siły obliczone w całym zakresie ruchu biegnika zależą w znacznym stopniu od wysokości cewek (rys. 7a). Przy 5-krotnym wzroście h, siła maksymalna wzrasta 2,5-krotnie, natomiast siła średnia 3-krotnie. Ponieważ celowe jest utrzymanie stałej gęstości prądu, to wzrost wysokości cewek wiąże się to ze wzrostem przepływu. Stosunek obu sił nieznacznie zależy od wysokości cewek (rys. 7b).

Wpływ wymiarów uzwojenia stojana na siłę ciągu silnika tubowego... 169 Rys. 7a. Maksymalna i średnia wartość siły przy wymuszeniu znamionowym Rys. 7b. Stosunek wartości siły średniej do maksymalnej przy wymuszeniu znamionowym. Wzbudzenie cewki stojana oczywiście wpływa na rozkład pola w segmencie stojana (rys. 8, por. z rys. 5). W przedstawionym przypadku, pole od prądu płynącego w cewce i pole pochodzące od magnesów trwałych są przeciwnie skierowane. W wewnętrznej części cewki następuje wygaszenie obu pól (rys. 8). Rys.8. Rozkład pola przy zasilaniu cewki środkowej prądem I = 8 A 4.2. Zmiana szerokości uzwojenia Wykonano obliczenia dla szerokości cewek w zakresie 6 mm do 20 mm utrzymując stałą wartość (h = 30 mm) ich wysokości. W przypadku zmian szerokości cewek dokonano też odpowiedniej zmiany szerokości pierścieni ferromag-

170 B. Tomczuk, A. Waindok netycznych n (rys. 3b). Szerokość m magnesów pierścieniowych pozostała bez zmian. Zmieniano także odległości między segmentami. Siła zaczepowa, dla zmieniającej się szerokości cewek, również ulega zmianie, ze względu na jednoczesne zmiany szerokości elementów ferromagnetycznych stojana i biegnika. Zwiększanie szerokości cewek powoduje spadek wartości średniej siły zaczepowej. Wartość maksymalna tej siły początkowo rośnie, osiągając maksimum dla szerokości d = (9 10) mm, a następnie maleje (rys. 9a). Stosunek obu sił (rys. 9b) osiąga wartość maksymalną dla najwęższych (6 mm) cewek. Dla szerokości większych niż 13 mm stosunek ten pozostaje praktycznie stały (zmiany na poziomie kilku procentów). Rys. 9a. Wartość maksymalna i średnia siły zaczepowej. Rys. 9b. Stosunek średniej siły zaczepowej do maksymalnej. Rys. 10a. Wartość maksymalna i średnia siły przy wymuszeniu znamionowym Rys. 10b. Stosunek średniej siły znamionowej do jej wartości maksymalnej

Wpływ wymiarów uzwojenia stojana na siłę ciągu silnika tubowego... 171 Siła znamionowa rośnie dla zwiększającej się szerokości cewek. Jest to związane z większym wzbudzeniem dla całego uzwojenia, przy zachowaniu stałej gęstości prądu w cewkach. Zależność siły znamionowej od szerokości cewek jest inna niż w przypadku siły zaczepowej. Średnia wartość tej siły wzrasta nieznacznie wraz z szerokością cewek (o około 30 %, rys. 10a). Większym zmianom podlega z kolei wartość maksymalna, która rośnie przy zmianie szerokości z 6 mm do 20 mm o około 110 %. Znajduje to odzwierciedlenie w stosunku obu sił, (rys. 10b), który maleje o około 30 % od wartości 0,71 do 0,48. 5. WNIOSKI Zmiana szerokości d cewek, z jednoczesną zmianą szerokości elementów ferromagnetycznych, powoduje zmianę siły zaczepowej, pochodzącej od magnesów trwałych biegnika. Zmian tych nie obserwuje się w przypadku segmentów stojana o różnej wysokości wymuszonej zmianą wysokości h uzwojenia. Wysokość ta nie wpływa na wartość siły zaczepowej silnika. Wpływa natomiast na wartość siły znamionowej, co wynika ze wzrostu przepływu wraz z powiększaniem gabarytów cewek. Wartości sił średnich odniesione do maksymalnych, zarówno dla siły zaczepowej, jak i znamionowej, jedynie nieznacznie zależą od wysokości cewek. Wzrost wysokości cewek powoduje znaczący wzrost magnetycznej siły ciągu biegnika, podobnie jak wzrost szerokości tych cewek. Wartość maksymalna siły zaczepowej ma ekstremum dla szerokości cewki d = 10 mm. Zwiększanie szerokości cewki powyżej 10mm powoduje spadek siły zaczepowej. Jednocześnie wzrasta wartość średnia i maksymalna siły znamionowej, co skutkuje zwiększeniem sterowności silnika. Wraz ze wzrostem szerokości cewki zmniejsza się nieco stosunek wartości średniej do wartości maksymalnej siły ciągu. LITERATURA 1. Baker N. J., Mueller M. A., Tavner P. J., Ran Li: "Prototype development of direct-drive linear electrical machines for marine energy converters", World Renewable Energy Congress (WREC), 2005, Elsevier Ltd., pp. 271-276. 2. Basak A.: Permanent-magnet DC linear motors, Oxford, Clarendon Press, 1996. 3. Eastham J.F., Profumo F., Teneoni A., Gianolio G.: "Linear drive in industrial application: state of the art and open problems", ICEM, Brugge, Belgium, August 25-28, 2002, paper no. 620.

172 B. Tomczuk, A. Waindok 4. Gieras J.: Silniki indukcyjne liniowe, WNT, Warszawa, 1990. 5. Pawluk K., Szczepański W.: Silniki elektryczne liniowe, Warszawa, WNT, 1974. 6. Tomczuk B., Waindok A.: Magnetic field calculations of a permanent magnet tubular linear motor (PMTLM), X Konferencja ZkwE, Poznań, 18-20 kwiecień, 2005, s. 89-90. 7. Tomczuk B., Waindok A.: Obliczenia parametrów statycznych silnika liniowego tubowego z magnesami trwałymi (PMTLM), XLI Sympozjum Maszyn Elektrycznych, Jarnołtówek, 14-17 czerwiec, 2005, s. 316-320. Rękopis dostarczono, dnia 27.02.2007 r. Opiniował: prof. dr hab. inż. Krystyn Pawluk EFFECT OF SIZE OF STATOR WINDING ON A DRIVING FORCE EXERTED BY A TUBULAR MOTOR WITH PERMANENT MAGNETS Bronisław TOMCZUK Andrzej WAINDOK ABSTRACT Effect of a width and height of a stator winding on the cogging and magnetic forces was studied for a permanentmagnet tubular linear motor. The investigated motor is a prototype solution in which the stator winding is divided into five phase coils. The coil size was subject of changing with appropriate changing of stator segments. A value of the current density in the stator coils was kept constant for numerous variants of the design calculations. IEl, Warszawa 2007. Nakład 110+10 egz. Ark.wyd. 14,55. Ark.druk. 10,75. Pap.off. Kl.III. 80 g. Oddano do druku w czerwcu 2007 r. Druk ukończono w czerwcu 2007 r. Redakcja Dział Informacji Naukowo-Technicznej Indeks nr 37656