Отзыв оппонента 1 (Автоматизированное конструирование авиационных генераторов с постоянными магнитами)

г! г ггГГ11Г!ГЛНЛ слал ""',гг~Г' АЗРОЭП ЕКТРОМАШ открытоБ дкционБрное овщество 12г015, россия. г, ввос~гва, ул. Больвгая Новодктнтровская. д, 12, стр. 15 Телк М95) 960-65-01. Факс: 14951960-65-08, е-гпвв: аегое103главтс Ученый совет МАИ кв к' -ггтг л 125993, Москва, Волоколамское шоссе, д. 4 эффективность их Л . Я Страница 1 из 6 конструирования таких генераторов повышает проектирования и является актуальной задачей. уф: 95591560001:2000 Г' ~ гоствисоввоговвв ф" Ей 0100 2009 ', авт гост вв гв овв гввв 09 0100 авк С свппвт а~~ отзыв официального оппонента кандидата технических наук, заместителя главного конструктора ОАО «Аэроэлектромаш» Савенко Валерия Ананьевича на диссертацию Мисютина Романа Юрьевича на тему «Автоматизированное конструирование авиационных генераторов с постоянными магнитами», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.01 «Электромеханика и электрические аппараты» В настоящее время мощность авиационных систем электроснабжения постоянно увеличивается, поэтому задача повышения мощности используемых в них генераторов является весьма актуальной.

Благодаря своим преимуществам генераторы с постоянными магнитами способствуют решению этой задачи. Наиболее эффективно применение генераторов с постоянными магнитами в системах электроснабжения постоянного тока, в которых они являются альтернативой генераторам с электромагнитным возбуждением.

Конструированию генераторов с электромагнитным возбуждением посвящено большое количество работ. Проблемам конструирования генераторов с постоянными магнитами не уделялось достаточно внимания. В диссертации рассматриваются проблемы, возникающие при конструировании генераторов с постоянными магнитами, имеющих мощность в несколько сотен и более кВА. Автоматизация Основные ез льтаты аботы и ее на чная новизна. Научная новизна результатов работы обусловлена следующими положениями: в качестве альтернативы генераторам с электромагнитным возбуждением показана целесообразность использования генераторов с постоянными магнитами в системах электроснабжения постоянного тока повышенной мощности; определены области рационального использования роторов с постоянными магнитами; разработан способ уменьшения концентраторов механических напряжений в обойме ротора, который обеспечивает повышение его прочности без изменения толщины обоймы; разработан способ расчета нагрева постоянных магнитов, основанный на численном анализе потерь в обоймах роторов, которые вызваны зубчато стью статора, что позволяет использовать в электромагнитном расчете характеристику магнита, соответствующую его температуре и определять допустимость использования выбранной марки магнита в данной конструкции ротора; разработан метод расчета сил магнитного притяжения многополюсных генераторов с постоянными магнитами, основанный на вычислении величины магнитной индукции в рабочем зазоре под каждым полюсом генератора с помощью аналитического представления магнитного поля возбуждения постоянных магнитов.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в том, что разработанные автором уточненные методики конструирования авиационных генераторов с постоянными магнитами и проектирования валов сложной конфигурации путем внедрения компьютерных технологий, позволяющих проектировать валы необходимой прочности и критической частоты, позволяют сократить затраты при создании систем электроснабжения постоянного тока повышенной мощности.

Страница 2 из 6 К основным результатам работы относятся следующие: показана возможность использования генераторов с постоянными магнитами в системах электроснабжения постоянного тока повышенной мощности, как альтернативных генераторам с электромагнитным возбуждением; разработана методика конечно-элементного анализа конструкций обойм роторов; выполнен сопоставительный компьютерный анализ тепловых потерь в обоймах роторов, обусловленных зубчатостью статора, что позволяет сделать выводы о необходимости разработки системы охлаждения ротора для конкретного типа обоймы; разработан способ расчета нагрева постоянных магнитов, который позволяет уточнить электромагнитный анализ и установить допустимость использования магнитов выбранной марки; для расчета сил магнитного притяжения разработана методика конечно-элементного анализа и уточнена аналитическая методика расчета; методом конечных элементов уточнена аналитическая методика проектирования валов сложной конфигурации; разработана интенсивная система охлаждения статора, позволяющая повысить плотность тока в его обмотке и, как следствие, мощность генератора; предложен способ уменьшения концентрации механических напряжений в обойме ротора, который обеспечивает повышенную прочность ротора и позволяет увеличить частоту его вращения и, как следствие, мощность генератора; уточнена методика конструирования авиационных генераторов с постоянными магнитами.

Страница 3 из б Ст кт а и объем иссе та ии, Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы и приложений. Работа изложена на 128 страницах и включает в себя 67 рисунков и 5 таблиц. Список литературы состоит из 104 наименований. В первой главе рассмотрены основные системы электроснабжения, используемые на самолетах, изложены преимущества и недостатки рассматриваемых систем. Приводится сравнение генераторов с электромагнитным возбуждением и с возбуждением от постоянных магнитов, рассматриваются их преимущества и недостатки. В главе представлены результаты прочностного анализа роторов явнополюсной и неявнополюсной конструкции.

Показана последовательность проектирования авиационных синхронных генераторов. Обоснована целесообразность использования генераторов с постоянными магнитами в системах электроснабжения постоянного тока повышенной мощности как альтернативных генераторам с электромагнитным возбуждением. Во второй главе рассмотрено проектное конструирование генераторов с постоянными магнитами. Показаны преимущества и недостатки роторов с радиальными и тангенциальными магнитами. Проведено исследование основных конструктивных схем крепления магнитов на роторе, дан их механический и электромагнитный анализ, указаны их преимущества и недостатки. Исследованы также концентраторы механических напряжений, возникающие в обойме ротора.

Разработан способ уменьшения концентрации этих напряжений, эффективность которого подтверждена физическим экспериментом. В третьей главе представлен алгоритм автоматизированного расчета прогиба и критических частот вращения роторов с постоянными магнитами. Разработана аналитическая методика расчета сил магнитного притяжения на основе выражения магнитной индукции в рабочем зазоре для активной зоны Страница 4 из б с постоянными магнитами. Предлагаемая методика учитывает изменение индукции в рабочем зазоре при эксцентриситете с учетом потоков рассеяния.

Приведены результаты численного эксперимента методом конечных элементов, подтверждающие справедливость предлагаемой методики расчета силы магнитного притяжения. Показана зависимость силы магнитного притяжения от числа пар полюсов. В четвертой главе рассмотрены температурные условия работы постоянных магнитов в роторе с различными типами обойм. Проведен конечно-элементный анализ потерь, обусловленных зубчатостью статора, в основных типах бандажей.

Разработана методика расчета нагрева постоянных магнитов, которая позволяет оценить температуру нагрева магнита и определить допустимость его использования в данной конструкции ротора, а также использовать в электромагнитном анализе реальную характеристику постоянного магнита, соответствующую его температуре. Предложена система жидкостного канального охлаждения статора, которая позволяет снизить температуру статора, повысить плотность тока в его обмотке, увеличить линейную нагрузку машины и, как следствие, ее мощность. остове ность пол ченных ез льтатов.

Достоверность научных результатов и практических рекомендаций, представленных в диссертации определяется следующими факторами: - использованием фундаментальных, доказанных ранее и проверенных практикой методов и результатов; сходимостью результатов, полученных при исследованиях на математических моделях, достаточно полно отражающих совокупность факторов, влияющих на исследуемые процессы, с данными физического эксперимента. Результаты работы докладывались на 5 научных конференциях.

Автором получено 2 патента на изобретение, опубликовано 2 работы в Страница 5 из 8 журналах, рекомендованных ВАК РФ. В публикациях достаточно полно отражены основные результаты исследований. Замечания: К.т.н., зам. гл. конструктора ОАО «Аэроэлектромаш» /Савенко В.А./ Адрес: Москва, Большая Новодми Тел.: (495) 980-65-02, е-та11: Аег Страница 6 из 6 1. В работе не рассмотрен вопрос выбора и работы подшипниковых узлов, в значительной степени определяющих ресурс генератора с постоянными магнитами.

2. При расчете рабочей температуры постоянных магнитов не произведена оценка влияния на температуру тепловых потерь от трения ротора о воздух. 3. В диссертации отсутствует анализ влияния силы магнитного притяжения на критическую частоту вращения ротора. 4. При расчете температуры постоянных магнитов не указана система охлаждения ротора и не приведены значения коэффициентов теплоотдачи с поверхности ротора. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Диссертация Мисютина Романа Юрьевича представляет собой законченную научно-квалификационную работу, ее результаты представляют значительный научный и практический интерес для авиационной и наземной электроэнергетики, Отмеченные замечания не снижают общей значимости работы и важности полученных в ней результатов.

Автореферат отражает основное содержание диссертации и полностью ей соответствует. Диссертация удовлетворяет всем требованиям ВАК, предъявляемым к кандидатским диссертациям, а ее автор, Мисютин Роман Юрьевич, заслуживает присуждения ему ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.01 «Электромеханика и электрические аппараты». .