Ключові слова
gyrostabilization
electromagnetic moment
control winding
precession
nutation триступенева електрична машина
гіростабілізація
електромагнітний момент
обмотка управління
прецесія
нутація
Як цитувати
Анотація
Розглянуто дві структури електричних машин з трьома ступенями свободи обертального руху ротора – з зовнішнім та внутрішнім ротором, що утримується на внутрішньому кардановому підвісі. Для порівняльного аналізу обрано симетричну в трьох площинах магнітну систему і обґрунтовано такий вибір. Сформульовано обмеження, що дають змогу розглядати ротор як консервативну механічну систему, а також вважати магнітне поле в електричній машині магнітостатичним. Наведено математичні моделі обертального руху тіла з нерухомим центром мас, а також силової взаємодії магнітного поля постійного магніту, розташованого на роторі, та обмотки управління, розташованої на статорі. Проаналізовано особливості розподілу електромагнітних зусиль у обох структурах і показано більшу ефективність формування цих зусиль у структурі з внутрішнім ротором. Отримано вирази для складових електромагнітного моменту задля використання їх в інтерфейсі «COMSOL Multiphysics». Проаналізовано примусовий прецесійний рух для обох структур у випадку рівності радіусів обмоток управління і випадку однакових габаритів магнітних систем. Визначено, що структура із зовнішнім магнітопроводом здатна забезпечити на порядок меншу кутову швидкість прецесійного руху і, в той же час, настільки ж менший розмах нутації. Бібл. 14, рис. 10.
Посилання
Antonov A.E. Electric machines of magnetoelectric type. Кyiv, NAS of Ukraine, Institute of electrodynamics, 2011. 216 с. (Rus)
Jiabin Wang, Weiya Wang, Geraint W. .Jewel, David Howe A novel spherical permanent magnet actuator with three degrees-of-freedom // IEEE Transactions on Magnetics, 1998. Vol. 34. No. 4. Pp. 2078–2080. DOI: https://doi.org/10.1109/20.706803
Lee H.J., Park H.J., Ryu G.H., Oh S.Y., Lee J. Performance Improvement of Operating Three-Degree-of-Freedom Spherical Permanent-Magnet Motor. IEEE Transactions on magnetics, 2012. Vol. 48. No. 11. Pp. 4654–4657. DOI:10.1109/TMAG.2012.2200470.
Yan Wen, Guoli Li, Qunjing Wang,Xiwen Guo, Wenping Cao Modeling and Analysis of Perma-nent Magnet Spherical Motors by a Multitask Gaussian Process Method and Finite Element Method for Out-put Torque. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2021. Vol. 68. Issue 9. Pp. 8540–8549. DOI: 10.1109/TIE.2020.3018078.
Wen, Y.; Li, G.; Wang, Q.; Tang, R.; Liu, Y.; Li, H. Investigation on the Measurement Method for Output Torque of a Spherical Motor. Appl. Sci. 2020. 10. 2510. DOI: 10.3390/app10072510.
Wenqiang Tao, Guoli Li, Lufeng Ju,Rui Zhou, Cungang Hu Design and Analysis of a Novel Spherical Motor Based on the Principle of Reluctance. 2018 IEEE International Power Electronics and Ap-plication Conference and Exposition. 2018. Pp. 7–13. DOI: 10.1109/PEAC.2018.8590483.
Heya A., Hirata K., Ezaki S. Ota T. Dynamic Analysis of a New Three-Degree-of-Freedom Ac-tuator for Image Stabilization. IEEE Transactions on magnetics. 2017. Vol. 54. No. 6. Pp. 1563–1567. DOI:10.1109/TMAG.2017.2664144.
Heya, A.; Hirata, K. Experimental Verification of Three-Degree-of-Freedom Electromagnetic Ac-tuator for Image Stabilization. Sensors. 2020. 20. Pp. 2485. DOI: 10.1109/ISEF45929.2019.9097013.
Li Z., Chen Q., Wang Q. Analysis of Multi-Physics Coupling Field of Multi-Degree-of-Freedom Permanent Magnet Spherical Motor. IEEE Transactions on Magnetics. 2019. Vol. 55. No. 6. Pp. 1–5, June 2019, Art no. 8201505. DOI: 10.1109/TMAG.2019.2899259.
Magnus, K., Kreisel: Theorie und Anwendungen. Berlin: Springer, 1971. 493 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-52162-1_22
COMSOL multiphysics modeling and simulation software – Available at URL: https://www.comsol.ru/documentation .
Shuster, M.D., A survey of attitude representations. Journal of the Astronautical Sciences. 1993. Vol. 41. No. 4. Pp. 439–517.
Milyakh A.N., Barabanov V.А., Dvoinykh В.В. Three-degrees-of-freedom electric machines. Kiev, Naukova dumka, 1979. 308 p.
Petrishchev V.F. Elements of the gyroscope theory and its application for spacecraft control: Tutourial textbook/Samara, State. aerospace univ. Samara, 2004. 68 p.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2023 Array