Ключові слова
gyrostabilization
electromagnetic torque
control winding
precession
nutation триступенева електрична машина
гіростабілізація
електромагнітний момент
обмотка управління
прецесія
нутація
Як цитувати
Анотація
Розглянуто конструкцію електричної машини з трьома ступенями свободи ротора із зовнішнім магнітопроводом, що містить постійні магніти, і внутрішнім магнітопроводом. Обидва магнітопроводи є такими, що обертаються. У повітряному проміжку між магнітопроводами розташованo обмотки статора, а саме: обмотка керування та двофазна обмотка обертального руху. Кожна з обмоток живиться змінним струмом відповідної фази. Відзначено позитивну властивість гіростабілізації ротора такої конструкції та негативне явище нутації в умовах вимушеної зміни орієнтації осі обертання. Магнітні втрати в системі відсутні завдяки синхронному обертанню зовнішнього та внутрішнього магнітопроводів. Зроблено припущення про нерухомість центру мас і відсутність будь-яких втрат, які роблять механічну систему неконсервативною. Сформульовано математичну модель механічної системи та модель магнітного поля для розрахунку електромагнітних моментів, що діють на ротор. Отримано вирази для складових електромагнітного моменту для використання в інтерфейсі "Comsol Multiphysics". Вивчено вплив синусоїдального та імпульсного струмів обмотки управління на розмах нутації. Зроблено висновок про оптимальність живлення обмотки керування неспотвореним синусоїдальним струмом або імпульсним струмом з тривалістю прямокутних імпульсів близько однієї третини періоду. Бібл. 15, рис. 6., табл. 1.
Посилання
Wang J., Wang W., Jewel G.W., Howe D. A novel spherica1 permanent magnet Actuator with Three degrees-of-freedom. IEEE Transactions on Magnetics. 1998. Vol. 34. No 4. Pp. 2078-2080.
Heya A., Hirata K., Ezaki S., Ota T. Dynamic Analysis of a New Three-Degree-of-Freedom Actuator for Im-age Stabilization. IEEE Transactions on Magnetics. 2017. Vol. 53. Issue 6. Pp. 1563-1567. DOI: https://doi.org/10.1109/TMAG.2017.2664144.
Heya A., Hirata K. Experimental Verification of Three-Degree-of-Freedom Electromagnetic Actuator for Im-age Stabilization. Sensors. 2020. Vol. 20. Issue 9. 2485. DOI: https://doi.org/10.3390/s20092485.
Wen Y., Li G., Wang Q., Guo X., Cao W. Modeling and Analysis of Permanent Magnet Spherical Motors by a Multitask Gaussian Process Method and Finite Element Method for Output Torque. IEEE Transactions on In-dustrial Electronics. 2021. Vol. 68. Issue 9. Pp. 8540-8549. DOI: https://doi.org/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. Science. 2020. Vol. 10. Issue 7. 2510. DOI: https://doi.org/10.3390/app10072510.
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: https://doi.org/10.1109/TMAG.2012.2200470.
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. Art no 8201505. DOI: https://doi.org/10.1109/TMAG.2019.2899259.
Wenqiang Tao, Guoli Li, Lufeng Ju, Rui Zhou, Cungang Hu. Design and Analysis of a Novel Spherical Motor Based on the Principle of Reluctance. IEEE International Power Electronics and Application Conference and Exposition (PEAC), Shenzhen, China, 07-04 November 2018. Pp. 7-13. DOI: https://doi.org/10.1109/PEAC.2018.8590483.
Antonov A.E. Electrical machines of magneto-electrical type. Kyiv: Institute of Electrodynamics National Academy of Sciences of Ukraine, 2011. 216 p. (Rus)
Milyakh A.N., Barabanov V.A., Dvoynykh V.V. Three-degrees-of-freedom electric machines. Trekhstepennye elektricheskie mashiny. Kyiv: Naukova dumka, 1979. 308 p. (Rus)
Magnus K. Theorie und Anwendungen. Berlin: Springer, 1971. 493 p.
Petrishchev V.F. Elements of the gyroscope theory and its application for spacecraft control. Samara: Samar-skii gosudarstvennyi aerokosmicheskii universitet, 2004. 68 p. (Rus)
Comsol multiphysics modeling and simulation software. URL: https://www.comsol.ru/documentation (ac-cessed date 28.07.2023).
Shuster M.D. A survey of attitude representations. Journal of the Axtronautical Sciences. 1993. Vol. 41. No 4. Pp. 439-517.
Petukhov I.S. Еlectromagnetic moments of controlling the precession movement of a three-degree-of-freedom electric machine Tekhnichna elektrodynamika. 2023. No 4. Pp. 52-61. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2023.04.052 (Ukr)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2023 Array