|
DOI: 10.14489/hb.2025.04.pp.009-016
Болотов А. Н., Новикова О. О., Новиков В. В.
КОМПЛЕКСНОЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИЛОВЫХ СВОЙСТВ МАГНИТНЫХ ПАССИВНЫХ ПОДШИПНИКОВ, СОДЕРЖАЩИХ МАГНИТОПРОВОДЫ
(pp. 9-16)
Аннотация.
Описан аналитический подход к моделированию магнитнитостатических взаимодействий в магнитопассивных подшипниках методом магнитных эквивалентных цепей. Для того, чтобы расширить область применения этого метода и повысить точность, предложено комбинировать его с экспериментальным методом моделирования в электропроводящей среде. При проведении экспериментального моделирования используются небольшие цилиндрические секторы, основные размеры которых подобны размерам оригинального магнитопровода. Электролитическая ванна устанавливается с наклоном под углом, равным углу цилиндрического сектора, для соблюдения граничных условий. Приведен конкретный пример моделирования описанным методом несущей способности магнитного подшипника с магнитами и магнитопроводами. Результаты комбинированного моделирования хорошо совпадают с экспериментальными данными. Благодаря своей простоте, наглядности и относительно высокой точности комбинированный метод может найти применение для оценочных расчетов магнитосиловых свойств и выбора оптимальных конструктивных решений различных механизмов с постоянными магнитами.
Ключевые слова: аналитическое моделирование; экспериментальное моделирование; постоянные магниты; пассивные магнитные подшипники; магнитные силы.
Bolotov A. N., Novikova O. O., Novikov V. V.
COMPREHENSIVE ELECTROMECHANICAL MODELING OF FORCE PROPERTIES OF MAGNETIC PASSIVE BEARINGS CONTAINING MAGNETIC CORE
(pp. 9-16)
Abstract. This paper describes an analytical approach to modeling magnetostatic interactions in magnetic passive bearings by the method of magnetic equivalent circuits. In order to expand the scope of this method and improve accuracy, it is proposed to combine it with an experimental modeling method in an electrically conductive medium. When conducting experimental modeling, small cylindrical sectors are used, the main dimensions of which are similar to the dimensions of the original magnetic circuit. The electrolytic bath is installed with an inclination at an angle equal to the angle of the cylindrical sector to comply with boundary conditions. A specific example of modeling the load-bearing capacity of a magnetic bearing with magnets and magnetic conductors by the described method is given. The results of the combined simulation are in good agreement with the experimental data. Due to its simplicity, clarity and relatively high accuracy, the combined method can be used for estimated calculations of magnetosilic properties and the selection of optimal design solutions for various permanent magnet mechanisms.
Keywords: Analytical modeling; Experimental modeling; Permanent magnets; Passive magnetic bearings; Magnetic forces.
А. Н. Болотов, О. О. Новикова, В. В. Новиков (Тверской государственный технический университет, Тверь, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. N. Bolotov, O. O. Novikova, V. V. Novikov (Tver State Technical University, Tver, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Samanta P., Hirani H. On the Evolution of Passive Magnetic Bearings // Journal of Tribology. 2022. V. 144(4). P. 040801.
2. Slininger T. S., Chan W. Y., Severson E. L., Jaw-dat B. An Overview on Passive Magnetic Bearings. In 2021 IEEE International Electric Machines and Drives Conference, IEMDC 2021 // Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. 2021. Р. 1‒8.
3. Filion G., Ruel J., Dubois M. R. Reduced-Friction Passive Magnetic Bearing: Innovative Design and Novel Characterization Technique // Machines. 2013. V. 1. P. 98‒115.
4. Болотов А. Н., Новиков В. В., Новикова О. О. Исследование триботехнических свойств пьезомагнито-жидкостных подшипников // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2010. № 10. С. 23‒29.
5. Falkowski K., Henzel M. High efficiency radial passive magnetic bearing // Solid State Phenomena. 2010. V. 164. Р. 360‒365.
6. Болотов А. Н., Новикова О. О., Новиков В. В. Линейная магнитная муфта возвратно-поступательного перемещения // Вестник машиностроения. 2022. № 7. С. 10‒16.
7. Bolotov A. N., Khrenov V. L. Tribology of bearings and guides with magnetic loading off // Journal of Friction and Wear. 1995. V. 16. Is. 6. P. 1048‒1069.
8. Сomparative study of torque analysis for synchronous permanent magnet coupling with parallel and halbach magnetized magnets based on analytical field calculations / H. Kang [et al.] // IEEE Transactions on Magnetics. 2014. V. 50. Is. 11. P. 1–4.
9. Болотов А. Н., Новикова О. О., Новиков В. В. Влияние температуры на несущую способность пассив-ных магнитных подшипников // Справочник. Инженерный журнал. 2022. № 8(305). С. 23–28.
10. Karmakar M., Sarkar S. Non dimensional analysis of axially polarized passive magnetic bearings. SN Applied Sciences. 2020. Is. 2(5). Р. 1–14.
11. Bjørk R., Bahl C. R. H. A conical passive magnetic bearing with constant stiffness // Scientific Reports. 2022. Is. 12(1). Р. 1–9.
12. Тишин А. М. Перспективы применения редко-земельных постоянных магнитов в электроприводах специального назначения. К 100-летию использования постоянных магнитов в технике // Инноватика и экспертиза: научные труды. 2017. Т. 19. № 1. С. 175–192.
13. Постоянные магниты: Справочник. Под ред. Ю.М. Пятина. М.: Энергия, 1980. 488 с.
14. Демирчан К. С., Чечурин В. Л. Моделирование магнитных полей. М.: Высш. шк., 1986. 240 с.
15. Curti M., Paulides J. J. H., Lomonova E. A. An overview of analytical methods for magnetic field computation // 2015 Tenth International Conference on Ecological Vehicles and Renewable Energies (EVER). IEEE. 2015. Р. 1–7.
16. Болотов А. Н., Бурдо Г. Б. Аналитическое моделирование взаимодействия постоянных магнитов из закритических материалов // Вестник Тверского государственного технического университета. Серия «Технические науки». 2022. № 2(14). С. 69‒76.
17. Бинс К., Лауренсон П. Анализ и расчет электрических и магнитных полей. М.: Энергия, 1990. 376 с.
18. Немцов М. В. Электротехника и электроника: учебник для вузов. М.: Высш. шк., 2007. 559 с.
19. Герасимов В. Г., Кузнецов Э. В., Николаева О. В. Электротехника и электроника. Кн. 1. Электрические и магнитные цепи. М.: Энергоатомиздат, 1996. 288 с.
20. Татур Т. А. Основы теории электромагнитного поля: Справ. Пособие. М.: Высш. шк., 1989. 270 с.
21. Булыжев Е. М., Меньшов Е. Н., Джавахия Г. А. Моделирование поля постоянного магнита // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 4. С. 106‒110.
1. Samanta P., Hirani H. (2022). On the Evolution of Passive Magnetic Bearings. Journal of Tribology, 144(4).
2. Slininger T. S., Chan W. Y., Severson E. L., Jawdat B. (2021). An Overview on Passive Magnetic Bearings. In 2021 IEEE International Electric Machines and Drives Conference, IEMDC 2021, 1 – 8. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.
3. Filion G., Ruel J., Dubois M. R. (2013). Reduced-Friction Passive Magnetic Bearing: Innovative Design and Novel Characterization Technique. Machines, (1), 98 ‒ 115.
4. Bolotov A. N., Novikov V. V., Novikova O. O. (2010). Study of tribological properties of piezomagnetic fluid bearings. Trenie i smazka v mashinah i mekhanizmah, (10), 23 ‒ 29. [in Russian language]
5. Falkowski K., Henzel M. (2010). High efficiency radial passive magnetic bearing. Solid State Phenomena, 164, 360 ‒ 365.
6. Bolotov A. N., Novikova O. O., Novikov V. V. (2022). Linear magnetic reciprocating clutch. Vestnik mashinostroeniya, (7), 10 ‒ 16. [in Russian language]
7. Bolotov A. N., Khrenov V. L. (1995). Tribology of bearings and guides with magnetic loading off. Journal of Friction and Wear, 16, 1048 ‒ 1069.
8. Kang H. et al. (2014). Сomparative study of torque analysis for synchronous permanent magnet coupling with parallel and halbach magnetized magnets based on analytical field calculations. IEEE Transactions on Magnetics, 50, 1 – 4.
9. Bolotov A. N., Novikova O. O., Novikov V. V. (2022). Effect of Temperature on the Load-bearing Capacity of Passive Magnetic Bearings. Spravochnik. Inzhenernyy zhurnal, 305(8), 23 – 28. [in Russian language] DOI: 10.14489/hb.2022.08.pp.023-028
10. Karmakar M., Sarkar S. (2020). Non dimensional analysis of axially polarized passive magnetic bearings. SN Applied Sciences, 5(2), 1 – 14.
11. Bjørk R., Bahl C. R. H. (2022). A conical passive magnetic bearing with constant stiffness. Scientific Reports, 12(1), 1 – 9.
12. Tishin A. M. (2017). Prospects for the use of rare-earth permanent magnets in special-purpose electric drives. To the 100th anniversary of the use of permanent magnets in technology. Innovatika i ekspertiza: nauchnye trudy, 19(1), 175 – 192. [in Russian language]
13. Pyatin Yu. M. (1980). Permanent Magnets: Handbook. Moscow: Energiya. [in Russian language]
14. Demirchan K. S., Chechurin V. L. (1986). Modeling of magnetic fields. Moscow: Vysshaya shkola. [in Russian language]
15. Curti M., Paulides J. J. H., Lomonova E. A. (2015). An overview of analytical methods for magnetic field computation. 2015 Tenth International Conference on Ecological Vehicles and Renewable Energies (EVER). IEEE, 1 – 7.
16. Bolotov A. N., Burdo G. B. (2022). Analytical modeling of interaction of permanent magnets made of super-critical materials. Vestnik Tverskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya Tekhnicheskie nauki, 14(2), 69 ‒ 76. [in Russian language]
17. Bins K., Laurenson P. (1990). Analysis and calculation of electric and magnetic fields. Moscow: Energiya. [in Russian language]
18. Nemtsov M. V. (2007). Electrical engineering and electronics: textbook for universities. Moscow: Vysshaya shkola. [in Russian language]
19. Gerasimov V. G., Kuznetsov E. V., Nikolaeva O. V. (1996). Electrical engineering and electronics. Book 1. Electric and magnetic circuits. Moscow: Energoatomizdat. [in Russian language]
20. Tatur T. A. (1989). Fundamentals of the theory of electromagnetic field: Handbook. Manual. Moscow: Vysshaya shkola. [in Russian language]
21. Bulyzhev E. M., Men'shov E. N., Dzhavahiya G. A. (2011). Modeling of a permanent magnet field. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk, 13(4), 106 ‒ 110. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/hb.2025.04.pp.009-016
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/hb.2025.04.pp.009-016
and fill out the form
.
|
Current Issue
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»