ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.313 : 669.018.4 : 537.8
DOI: 10.18503/1995-2732-2025-23-4-102-109
Аннотация
Объектом исследования являются магнитопроводы для новых энергоэффективных электродвигателей промышленных роботов и металлообрабатывающих комплексов. Цель работы — выбор и расчет оптимальной структуры перспективных магнитомягких композитов, обеспечивающих технологичность производства и снижение потерь мощности в магнитной системе электродвигателя на широком частотном диапазоне питающего напряжения. Рассмотрены теоретические основы моделирования аддитивных электромагнитных свойств и оценка влияния удельного объемного содержания и характеристик наполнителя и матрицы-связующего в композите на магнитную проницаемость материала. Проведен сравнительный анализ моделей гетерогенной среды по Дж.К. Максвеллу, К.В. Вагнеру, О. Виннеру и В.И. Оделевскому. Выполнен расчетный эксперимент, результаты которого свидетельствуют о возможности применения линейной аппроксимации к расчетным кривым зависимостей магнитных проницаемостей дисперсно-наполненных композиционных материалов от удельного объемного содержания наполнителя, что в дальнейшем может упростить задачу выбора наилучшего решения для достижения требуемых магнитных свойств композиций. В качестве экспериментальной апробации указанной методики приведены результаты экспериментальных исследований физических и магнитных свойств дисперсно-наполненных магнитомягких композитов в лабораторных условиях. Проанализированы возможные преимущества и недостатки использования новых материалов при изготовлении электрических машин и приборов. Достигнутые на экспериментальных образцах показатели выявили недостаточный уровень их магнитной проницаемости, поэтому важным направлением развития этой темы представляется цифровой синтез прогнозных моделей новых композиционных магнитомягких материалов с учетом их структурного состояния и разработка технологии их производства, позволяющей сократить затраты на проектирование и сроки изготовления необходимых типоразмеров электрических машин, сдерживающие развитие автономных транспортных и робототехнических комплексов.
Ключевые слова
электрическая машина, магнитопровод, магнитомягкий композит, электротехническая сталь, материаловедение, технологии обработки материалов, математическая модель.
Для цитирования
Расчет аддитивных электромагнитных свойств дисперсно-наполненных магнитомягких композиционных материалов для перспективных электродвигателей / Гулин А.Е., Линьков С.А., Шеметов А.Н., Кувшинов Д.А., Ефимов С.В. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2025. Т. 23. №4. С. 102-109. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2025-23-4-102-109
1. Линьков С.А., Сарваров А.С., Бачурин И.В. Анализ систем управления синхронных электроприводов // Электротехнические системы и комплексы. 2014. № 2 (23). С. 25-28.
2. Разработка математической модели и технологии производства магнитомягких материалов для магнитопроводов перспективных высокоскоростных электродвигателей / С. А. Линьков, М. В. Чукин, А. Н. Шеметов [и др.] // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: тезисы докладов 83-й междунар. науч.-техн. конф. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2025. С. 40.
3. Maxwell J.С. Treatise on electricity and magnetism, 1873, vol. 1, 2, 1881.
4. Нетушил А.В. О расчете средней диэлектрической проницаемости смесей // Научные доклады высшей школы. Электромеханика и автоматика. 1959. № 1. C. 203-215.
5. Эдвабник В.Г. К теории обобщенной проводимости смесей // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1-2. С. 76.
6. Wiener O. Zur Theorie der Stäbchendoppelbrechnung. Lepz. Akad. Ber. 1909, 61, р.113.
7. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Электродинамика сплошных сред. М.: Гос. изд-во техн.-теор. лит., 1957. 652 с.
8. Свойства порошковых композиционных магнитомягких материалов электротехнического назначения / Е.В. Малая, А.С. Решенкин, Р.А. Гончаров, С.А. Воробьев // Заготовительные производства в машиностроении. 2015. №5. С. 45-48.
9. Comparison of high-torque electric motors with magnetic cores made of amorphous iron and electrotechnical steel / F. R. Ismagilov, V. E. Vavilov, R. R. Urazbakhtin [et al.] // International Review of Electrical Engineering. 2020, vol. 15, no. 2, pp. 126-133. DOI: 10.15866/iree.v15i2.17923.
10. Chattopadhyay A review of soft magnetic properties of mechanically alloyed amorphous and nanocrystalline powders / Alican Yakin, Tuncay Simsek, Baris Avar, Telem Simsek, Arun K. // Emergent Materials. 2023, no. 6, pp. 453-481. DOI: 10.1007/s42247-023-00485-0.