Моделювання електромагнітних процесів у робочій зоні спеціальних пристроїв з урахуванням впливу магнітного екрану

Abstract

Робота присвячена створенню сучасної веб-орієнтованої програмної платформи для проектування магнітних систем спеціальних приладів та електричних машин нових поколінь, що побудовані на базі постійних магнітів. Розв’язання задачі підвищення точності виконуваних розрахунків обумовлює необхідність розробки нових математичних моделей, що враховують екрануючий вплив елементів конструкції на фізичні процеси в електромеханічних пристроях. Для отримання математичних виразів з розрахунку складових напруженості магнітного поля в заданих точках кусково-однорідного простору застосовано метод вторинних джерел. У якості досліджуваної системи обрано узагальнену конструкцію магнітного підвісу, що побудована на базі включених назустріч один одному постійних магнітів. Уся конструкція розміщена в корпусі-екрані. Оскільки електромагнітна система пристрою в своїй конструкції містить деталі складної форми та має нелінійні характеристики середовища, для отримання математичної моделі запропоновано підхід, який базується на тому, що для кусково-однорідного середовища задачу розрахунку магнітного поля можна сформулювати у вигляді системи лінійних інтегральних рівнянь Фредгольма другого роду. У відповідності до методу вторинних джерел, розв’язок задачі розрахунку поля розділено на два етапи: спочатку знаходиться розподіл додаткових джерел, дія яких еквівалентна впливу неоднорідного середовища на фізичні процеси в робочій зоні, а на наступному етапі за принципом суперпозиції полів розраховується сумарне магнітне поле, що спричинене присутністю первинних та вторинних джерел. На основі отриманої математичної моделі розроблено розрахунковий алгоритм та створено веб-орієнтовану програмну систему для моделювання характеристик магнітного поля. З використанням розробленого програмного застосунку проведено чисельні експерименти по моделюванню магнітного поля у робочій зоні електротехнічного пристрою за заданими електрофізичними та геометричними параметрами конструкції. Запропонований підхід може бути використаний для розв’язання інших подібних задач, коли необхідно розрахувати характеристики системи, що містить постійні магніти в умовах кусково-однорідного середовища.