Динамическая модель линейного электромагнитного двигателя лабораторного шейкера
Аннотация
Для обеспечения линейного перемещения (поступательного или возвратно-поступательного) с заданной частотой часто применяют реечные, винтовые либо более сложные передачи. Наличие дополнительного кинематического звена приводит к увеличению потерь, снижению надежности, повышению шума, ухудшению массогабаритных показателей. Альтернативным вариантом является применение линейного электромеханического преобразователя. В статье приведены результаты численного моделирования линейного электромагнитного (индукторного) двигателя на основе метода конечных элементов. Линейный индукторный двигатель предназначен для привода лабораторного шейкера (встряхивателя), применяемого в медицине. Представлена математическая модель физических процессов его работы. В уравнение движения внесено слагаемое, учитывающее силу вязкого трения, позволяющее повысить точность расчетов. Рассмотрены трехмерные модели линейного индукторного двигателя: односторонняя (при действии односторонней электромагнитной силы) и двусторонняя (при поочередном действии противоположно направленных электромагнитных сил). Проанализированы варианты конструкций, на основе чего предложена наиболее подходящая. Получены временные динамические характеристики модели линейного индукторного двигателя при работе в области резонансных и внерезонансных частот, выполнен их анализ, приведены рекомендации по дальнейшему усовершенствованию конструкции. Качественно оценена возможность применения рассматриваемого двигателя для привода лабораторного шейкера.
Литература
2. Медведев В.Т. и др. Вибрации и шум электрических машин, трансформаторов и реакторов. М.: Изд-во МЭИ, 2018, 426 с.
3. Штурман Г.И., Аронов Р.Л. «Краевой эффект» в индукционных машинах с разомкнутым магнитопроводом. – Электричество, 1947, № 2, с. 54–29.
4. Мошкин В.И., Нейман В.Ю., Угаров Г.Г. Импульсные линейные электромагнитные двигатели. Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2010, 220 с.
5. Akita S. et al. Design Analysis of a Line-Start Permanent Magnet Linear Synchronous Motor. – 11th International Symposium on Linear Drives for Industry Applications, 2017, DOI:10.23919/LDIA.2017.8097257.
6. Тодарев В.В., Логвин В.В., Грачев С.А. Линейный асинхронный электродвигатель многовекторного движения. – Вестник Гомельского государственного технического университета им. П.О. Сухого, 2016, т. 1, № 3 (66), с. 32–36.
7. Исмагилов Ф.Р. и др. Генераторы возвратно-поступательного движения для автономных систем электроснабжения маломощных потребителей. Уфа: УГАТУ, 2014, 125 с.
8. Иванов А.С. и др. Численное моделирование динамического режима работы линейного электромагнитного двигателя лабораторного шейкера. – Электричество, 2020, № 5, с. 54–60.
9. Старостин А.Г. Методы проектирования электромагнитных механизмов постоянного тока с заданными динамическими параметрами: автореф. дис. … канд. техн. наук. Новочеркасск, 2006, 234 с.
10. Парфенов А.Г. Колебания и волны, 2010 [Электрон. ресурс], URL: https://koi.tspu.ru/waves/ (дата обращения 29.09.2022).
11. Программное обеспечение COMSOL Multiphysics [Электрон. ресурс], URL: https://www.comsol.ru/comsol-multiphysics (дата обращения 29.09.2022).
12. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: Часть 1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. М.: Химия, 1995 , 400 с.
13. ООО «ЭКРОСХИМ»: Шейкеры лабораторные [Электрон. ресурс], URL: https://ecohim.ru/catalog/laboratornoe-oborudovanie-i-pribory/sheykery-laboratornye- (дата обращения 28.07.2022).
14. US-1350L Шейкер лабораторный возвратно-поступательный [Электрон. ресурс], URL: https://ulabrus.ru/katalog_tovarov1/obwelaboratornoe_oborudovanie/shejkery_laboratornye/us1350l_shejker_laboratornyj_vozvratnopostupatelnyj (дата обращения 02.09.2022).
15. Каримов И. Теоретическая механика. [Электрон. ресурс], URL: http://www.teoretmeh.ru/ (дата обращения 29.08.2022).
