До питання розрахунку характеристик спеціальних пристроїв з магнітною системою на основі постійних магнітів

Abstract

Створення сучасних систем автоматизованого проектування приладів та електричних машин нових поколінь, що побудовані на базі постійних магнітів, обумовлює необхідність розробки нових математичних моделей та ефективних розрахункових алгоритмів. На основі математичних моделей та з використанням IT-технологій можна розробити як окремі функціональні блоки САПР, так і комплексну систему з розрахунку параметрів пристрою та моделювання його характеристик. У роботі розглянуто типову конструкцію електромеханічного пристрою з постійними магнітами, що створюють поле з заданими характеристиками у робочій зоні. На першому етапі дослідження не враховувалась неоднорідність оточуючого середовища. Для розрахунку напруженості магнітного поля, що створюється магнітами прямокутної форми, отримано дві математичні моделі. Такий підхід дозволив, по-перше, виконати перевірку отриманих результатів розрахунків і, по-друге, дозволив використати математичні моделі для порівняльного аналізу при виконанні чисельного моделювання характеристик магнітного поля системи, що побудована, наприклад, із використанням магнітів циліндричної форми. На базі розробленої математичної моделі запропоновано алгоритм аналізу вихідних характеристик спеціального пристрою з постійними магнітами. Пристрої даного типу можуть використовуватися для реєстрації малих зміщень. Одночасно сама схема магнітної системи та математичні моделі, що описують властивості магнітного поля можуть бути використані при розробці інших видів електротехнічних пристроїв, що побудовані з використанням постійних магнітів. У роботі проведено низку експериментів з чисельного моделювання картини магнітного поля у робочій зоні приладу. Також подано результати моделювання сигналу датчика при переміщенні пробного тіла.The creation of modern computer-aided design systems for devices and electrical machines of new generation, built on the basis of permanent magnets, necessitates the development of new mathematical models and effective computational algorithms. Based on mathematical models and using ITtechnologies, it is possible to develop both separate functional CAD blocks and an integrated system for calculating device parameters and modeling its characteristics. The paper considers a typical design of an electromechanical device with permanent magnets, which create a field with specified characteristics in the working area. At the first stage of the study, the heterogeneity of the environment was not taken into account. To calculate the strength of the magnetic field created by rectangular magnets, two mathematical models were obtained. This approach made it possible, first, to check the results of calculations and, secondly, to use mathematical models for comparative analysis when performing numerical modeling of the magnetic field characteristics for a system built, for example, using cylindrical magnets. On the foundation of developed mathematical model, an algorithm for analyzing the initial characteristics of a special device with permanent magnets is proposed. Devices of this type can be used to register small displacements. At the same time, the very scheme of the magnetic system and mathematical models describing the properties of the magnetic field can be used in the development of other types of electrical devices built using permanent magnets. A number of experiments on numerical simulation of the magnetic field pattern in the working area of the device wereperformed in the work. The results of the sensor signal simulation during the movement of the test body are also presented.