8265159850

Autoreferat pracy doktorskiej

konstrukcja osiowo-symetryczna cechuje się najlepszym wykorzystaniem objętości materiałów czynnych na jednostkę uzyskanej siły elektromagnetycznej.

Analiza tubowych silników liniowych dotychczas była przeprowadzana głównie za pomocą metod analitycznych [65, 80]. Obecnie coraz częściej stosuje się metody numeryczne. Metody analityczne, stosowane przy założeniu różnych uproszczeń, są przeznaczone do wstępnych obliczeń silników liniowych i najczęściej są wykorzystywane w połączeniu z metodami optymalizacji konstrukcji [23]. Pozwalają one na określenie przybliżonego rozkładu indukcji magnetycznej w szczelinie [25], a także na wyznaczenie parametrów całkowych, takich jak strumień skojarzony z uzwojeniem, siła ciągu i indukcyjności cewek [61, 128]. Metody numeryczne pozwalają na znacznie bardziej precyzyjne wyznaczenie rozkładu pola magnetycznego nie tylko w szczelinie, ale także w częściach ferromagnetycznych obwodu magnetycznego i w częściach konstrukcyjnych [91, 98]. Ponadto, zastosowanie metod numerycznych pozwala na zbadanie wpływu niewielkich zmian w obwodzie magnetycznym na parametry całkowe silnika liniowego [109, 113], co jest trudne albo wręcz niemożliwe przy zastosowaniu metod analitycznych. W analizie silników liniowych, spośród metod numerycznych, najczęściej wykorzystywana jest metoda elementów skończonych [15, 111, 116], oraz jej połączenie z innymi metodami (tzw. metody hybrydowe) [18, 123]. Należy dodać, że żadna z wymienionych pozycji literaturowych nie dotyczy analizy konstrukcji silnika badanej przez autora.

Przeprowadzone obliczenia wielowariantowe pozwalają sprawdzić, jak poszczególne zmiany geometrii obwodu magnetycznego silnika wpływają na wybrane parametry. Pozwalają one wybrać spośród wielu zmiennych opisujących geometrię silnika te, które mogą mieć największe znaczenie podczas numerycznych poszukiwań najlepszego rozwiązania, a więc optymalizacji konstrukcji.

Obliczenia silników linowych nie ograniczają się do wyznaczenia optymalnych parametrów statycznych. Silniki liniowe najczęściej pracują w stanie nieustalonym. Istotne jest, zatem stworzenie odpowiedniego modelu matematycznego, który pozwalałby na wyznaczenie charakterystyk dynamicznych silnika. Najczęściej wykorzystuje się metodę polowo-obwodową [99, 105, 107], w której model połowy jest aplikowany niezależnie od równań wiążących obwód elektryczny z mechanicznym. Przedstawiony w pracy model polowo-obwodowy silnika liniowego tubowego z magnesami trwałymi jest osiągnięciem niniejszej pracy i nie był prezentowany w żadnej, znanej autorowi publikacji.

2. Cel i teza pracy

Celem niniejszej pracy jest połowa analiza parametrów statycznych tubowego silnika liniowego z magnesami trwałymi (PMTLM) dla różnych wariantów konstrukcyjnych oraz polowo-obwodowa analiza jego charakterystyk dynamicznych. Zaproponowane modele obliczeniowe powinny stwarzać możliwość analizy wirtualnych konstrukcji i symulacji charakterystyk, w celu osiągnięcia wymaganych parametrów i doboru zasilania w zależności od przeznaczenia i warunków pracy danego silnika.

Uwzględnienie wielowariantowości konstrukcji, a szczególnie obwodu magnetycznego, z jednoczesnym wykorzystaniem dostępnego oprogramowania, wymaga realizacji celów pośrednich takich jak:

a)    Wykonanie modeli polowych dla wyznaczenia rozkładu indukcji magnetycznej oraz parametrów całkowych pola, a także weryfikacja pomiarowa w/w wyników obliczeń,

b)    Symulacja komputerowa pracy silnika i jej weryfikacja pomiarowa,

c)    Wielowariantowe obliczenia dla różnych konstrukcji i sposobów zasilania silnika.

Konstrukcja analizowanego obiektu, mająca cechy symetrii osiowej, pozwala na

zastąpienie kosztownych, przestrzennych obliczeń polowych, obliczeniami w układzie

-5-