Symulacja komputerowa i weryfikacja pomiarowa charakterystyk silnika liniowego tubowego z magnesami trwałymi - Waindok, Andrzej (Politechnika Opolska, 2008)
W rozprawie przedstawiono charakterystyki silnika liniowego tubowego z magnesami trwałymi (PMTLM). Badana nowa konstrukcja cechuje się zastosowaniem segmentowanego stojana oraz wielofazowym zasilaniem. Analiza obejmowała zarówno część obliczeniową, jak i eksperymentalną w odniesieniu do silników liniowych tubowych 5-fazowych. W części obliczeniowej wyznaczono parametry różniczkowe i całkowe pola magnetycznego oraz charakterystyki silnika. Przeprowadzono także analizę wielowariantową obejmującą różne geometrie silnika. Rozważono zarówno pracę synchroniczną, jak i krokową. Na podstawie obliczeń wielowariantowych podano niezbędne warunki geometryczne zapewniające prawidłowe działanie PMTLM. W celu analizy pola sformułowano równania metody elementów skończonych dla obiektów osiowo-symetrycznych przy zastosowaniu przekształcenia Melissena-Simkina. Przedstawiono także model polowo-obwodowy pozwalający analizować stany dynamiczne silnika liniowego tubowego z magnesami trwałymi zarówno dla wymuszenia napięciowego, jak i prądowego. Dodatkowo podano prawa podobieństwa i ich zastosowanie w szybkim modelowaniu układów elektromechanicznych z magnesami trwałymi, np. silnikach liniowych tubowych z magnesami trwałymi. Część eksperymentalna pracy obejmowała weryfikację pomiarową wyników obliczeń dla dwóch modeli fizycznych silnika liniowego. Badanie przeprowadzono na zbudowanym przez autora rozprawy stanowisku pomiarowym. Dla obu prototypów silnika liniowego tubowego z magnesami trwałymi wykonano zasilacze z wymuszeniem napięciowym i prądowym. W pewnych punktach analizowanego obszaru zmierzono wartości indukcji magnetycznej i uzyskano dobrą zgodność z obliczeniami. Określono także siłę i indukcyjność, jako statyczne parametry całkowe pola. Zarejestrowano przebiegi zmian położenia i przyspieszenia ruchomego biegnika w czasie dla dwóch wykonanych prototypów silnika. Po wielowariantowych obliczeniach uzyskano 50% wzrost siły ciągu. Wymiary zewnętrzne silnika zostały powiększone zaledwie o 10%. Z pomiarów i obliczeń charakterystyk dynamicznych wynika, że ruch biegnika dla ulepszonego prototypu silnika jest bardziej płynny niż w prototypie wstępnym. Zauważono, że ulepszony prototyp w niewielkim stopniu nagrzewa się podczas pracy.
Keywords: aktuator o ruchu liniowym; projektowanie silników; analiza pola elektromagnetycznego