Лінеаризована динамічна модель магнітної передачі

Автор(и)

  • Михайло Коваленко Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0000-0002-5602-2001
  • Микола Реуцький Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0000-0003-1870-2222
  • Ірина Коваленко Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0000-0003-1097-2041
  • Єгор Тітов Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0009-0007-8222-7477
  • Олег Базаров Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0009-0008-8491-2678

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-3944.2025.1.10

Ключові слова:

магнітна передача, математичне моделювання, постійні магніти, електромеханічний перетворювач, динамічна модель, перехідні процеси

Анотація

Робота присвячена розробці лінеаризованої чисельної математичної моделі безконтактного електромеханічного перетворювача енергії із постійними магнітами – магнітної передачі. Магнітні передачі мають певні конструктивні переваги порівняно із механічними передачами, а саме: висока надійність, ефективність, менші втрати, безконтактна передача механічної потужності, відсутність витрат на технічне обслуговування, простота конструкції. Особливо актуальним є використання магнітних передач для систем перетворення низькопотенційної механічної енергії в електричну: енергія вітру, енергія води, енергія механічних коливань і т.ін. Застосування магнітних передач в автономних вітрових електростанціях може бути більш перспективним з економічної та технічної точок зору порівняно з традиційними механічними передачами. В якості альтернативи динамічній моделі, що є незручна для використання на початкових етапах проєктування з метою первинної оцінки параметрів коливань розроблено лінеаризовану динамічну модель магнітної передачі, в якій співвідношення між моментом і кутом навантаження представлене несинусоїдальною функцією, а її лінійною апроксимацією в області робочого моменту. За допомогою розробленої моделі досліджено параметри та характеристики не лише магнітної передачі, а і інших складових системи: електроджерела електричної енергії а, вітрової турбіни, навантаження і т.ін., що підвищує варіативність та можливості для проведення наукових досліджень пошукового характеру. Розроблена імітаційна модель магнітної передачі враховує пульсації електромагнітного моменту через дискретну структуру магнітної передачі та зміну параметрів моделі при зміні вхідного моменту: пульсацій, втрат в магнітному осерді та постійних магнітах, зміну кута навантаження та передавального електромагнітного моменту.

Посилання

Zheng Ma, Jingwei Ai, Yamei Yue, Kun Wang, Bin Su, A superhydrophobic magnetoelectric generator for high-performance conversion from raindrops to electricity, Nano Energy, Volume 83, 2021, 105846, ISSN 2211-2855, https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105846.

Radwan-Pragłowska, N., Wegiel, T., Borkowski, D. (2020). Model-ing of Axial Flux Permanent Magnet Generators. Energies, no. 13(21), 5741-5745. https://doi.org/10.3390/en13215741.

Sadullaev, N & Nematov, Sh & Sayliev, F. (2022). Evaluation of the technical parameters of the generator for efficient electricity generation in low-speed wind and water flows. Journal of Physics: Conference Series. 2388. 012142. 10.1088/1742-6596/2388/1/012142.

S. Djebarri, J. F. Charpentier, F. Scuiller and M. Benbouzid, "Design and Performance Analysis of Double Stator Axial Flux PM Generator for Rim Driven Marine Current Turbines," in IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol. 41, no. 1, pp. 50-66, Jan. 2016, doi: 10.1109/JOE.2015.2407691.

M. A. Noroozi Dehdez and J. Milimonfared, "A Novel Radial–Axial Flux Switching Permanent Magnet Generator," in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 69, no. 12, pp. 12096-12106, Dec. 2022, doi: 10.1109/TIE.2021.3128901.

F. Yu et al., "Design and Multiobjective Optimization of a Double-Stator Axial Flux SRM With Full-Pitch Winding Configuration," in IEEE Transactions on Transportation Electrification, vol. 8, no. 4, pp. 4348-4364, Dec. 2022, doi: 10.1109/TTE.2022.3173938.

J. Zhao, Y. Wang, J. Li and H. Hu, "Comparative Study on Torque Performance of Five-phase Single-Stator and Double-Stator Permanent Magnet Synchronous Motors," in CES Transactions on Electrical Machines and Systems, vol. 6, no. 1, pp. 46-52, March 2022, doi: 10.30941/CESTEMS.2022.00007.

Sun, Y. & Yu, F. & Yuan, Y. & Huang, Z. & Huang, Y. & Zhu, Z. (2019). A Hybrid Double Stator Bearingless Switched Reluctance Motor. Diangong Jishu Xuebao/Transactions of China Electrotechnical Society. 34. 1-10. 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.L80363.

Cendoya, M. & Talpone, Juan & Puleston, P.F. & Barrado, José Antonio & Martinez-Salamero, L. & Battaiotto, P.E. (2021). Management of a Dual-Bus AC+DC Microgrid Based on a Wind Turbine with Double Stator Induction Generator. Wseas transactions on power systems. 16. 297-307. 10.37394/232016.2021.16.30.

Li, Zheng et al. ‘Design and Analysis of Underwater Power Generation Characteristics of Deflected Double-stator Switched Reluctance Generator’. 1 Jan. 2022 : 1 – 20.

Widyanto, Aji & Ariwidayat, Rahmat & Husnayaian, Faiz & Rahardjo, Amien & Utomo, A.R. & Ardita, I. (2022). Designing Air-Cored Axial Flux Permanent Magnet Generator with Double Rotor. ELKHA. 14. 46. 10.26418/elkha.v14i1.53048.

Ostroverkhov, M., Chumack, V., Falchenko, M., & Kovalenko, M. (2022). Development of control algorithms for magnetoelectric generator with axial magnetic flux and double stator based on mathematical modeling. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (5 (120), 6–17. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.267265.

V.M. Golovko, M.Ya. Ostroverkhov, M.A. Kovalenko, I.Ya. Kovalenko, D.V. Tsyplenkov Mathematical simulation of autonomous wind electric installation with magnetoelectric generator // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2022, (5): 074 – 079. https://doi.org/10.33271/nvngu/2022-5/074.

Setyawan, E.Y., Soleh, C., Krismanto, A.U., Sujana, I. W., Djiwo, S., & Prihatmi, T. N. (2022). Design and Performance Analysis of Dou-ble Axial Flux Permanent Magnet Generator. Trends in Sciences, 19(6), 3049. https://doi.org/10.48048/tis.2022.3049

Prasetijo, Hari. (2022). Pengaruh Inti Stator Terhadap Performa Generator Magnet Permanen Fluks Aksial Satu Fasa. JRST (Jurnal Riset Sains dan Teknologi). 6. 165. 10.30595/jrst.v6i2.13668.

Wirtayasa, Ketut & Irasari, Pudji & Kasim, Muhammad & Widiyanto, Puji & Hikmawan, Muhammad. (2019). Load characteristic analysis of a double-side internal coreless stator axial flux PMG. Journal of Mechatronics, Electrical Power, and Vehicular Technology. 10. 17. 10.14203/j.mev.2019.v10.17-23.

M.A. Kovalenko, I.Ya. Kovalenko, I.V. Tkachuk, A.G. Harford, D.V. Tsyplenkov. (2024). Mathematical modeling of a magnetic gear for an autonomous wind turbine. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2024, (2): 088 – 095. https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-2/088.

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-06-26

Як цитувати

Коваленко , М. ., Реуцький , М. ., Коваленко , І. ., Тітов , Є. ., & Базаров , О. . (2025). Лінеаризована динамічна модель магнітної передачі. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин I апаратiв. Теорiя I практика, (1 (13), 50–55. https://doi.org/10.20998/2079-3944.2025.1.10