Отзыв оппонента (Анализ и оптимизация вентильного электродвигателя для высокодинамичного электропривода)

ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТА на диссертацию Вячеслава Владимировича Ишутинова «Анализ и оптимизация вентильного электродвигателя для высокодинамичного электропривода», представленной к защите на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.01- «Электромеханика и электрические аппараты». В диссертации Ишутинова В.В. рассмотрены вопросы оптимального проектирования вентильной электрической машины для высокоскоростного электропривода, проведен анализ различных конструктивных исполнений, предложена методика синтеза этих устройств, выполнена конструкторская и технологическая проработка, изготовлены и исследованы опытные образцы.

На основании этого можно утверждать, что диссертация соответствует паспорту специальности 05.09.01-«Электромеханика и электрические аппараты» и профилю диссертационного совета Д 212.157.19. Актуальность темы Развитие вен тильных электрических машин в последнее время сдерживалось технологическими сложностями их производства, отсутствием дешевых качественных постоянных магнитов.

В настоящее время многие барьеры на пути развития этого класса электрических машин устранены. Наметилось увеличение их производства . Расширяется сфера их применения как в приводах специального, так и в приводах общепромышленного назначения. Повышается мощность единичных изделий, разрабатываются серийные ряды. Следует отметить, что теоретические исследования в области анализа этого класса электрических машин ведутся давно и имеется достаточно большой опыт и понимание сложных электромагнитных процессов, происходящих в этих устройствах.

Однако, в гораздо меньшей степени исследованы вопросы синтеза этих устройств. Отсутствие хорошо разработанных методов оптимального проектирования вентильных электрических машин, подтвержденных практикой, сдерживает широкое внедрение их в производство.

Развивается противоречие между возрастающими потребностями практики и слабо развитыми теоретическими возможностями. Поэтому научные исследования, направленные на совершенствование развивающегося класса электрических машин, представленные в диссертации, делают актуальными научные исследования в этой области, решают важную проблему и вносят вклад в развитие отечественного электромашиностроения. Степень обоснованности и достоверности положений, выводов и заключений Для решения сформулированной в диссертации проблемы автор использовал хорошо апробированные в электромашиностроении методы и подходы, Это теория цепей, метод конечных элементов, методы нелинейного программирования, методы анализа с использованием профессиональных пакетов. Диссертант использовал известные методики при поставке задач, их решении и получении результатов.

По его исследованиям изготовлен опызный образец, проведены его испытания, что позволяет сделать вывод о достоверности полученных научных результатов. Основное содержание диссертации отражено в б публикациях центральных научных журналов, в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК. По результатам диссертационной работы получен патент. По результатам научного исследования разработана методика оптимального проектирования, которая была использована при реализации реального проекта. Испытание опытного образца показало приемлемую сходимость между расчетом и тестированием„ что подтверждает достоверность научных выводов и заключений. Оценка новизны полученных результатов В качестве новых научных результатов диссертантом выдвинуты 4 положения.

Алгоритм оптимального проектирования содержит достаточно строгую логику: анализ на базе упрощенной модели, построенной на основе схемы замещения, синтез на базе этой упрощенной модели, анализ на основе метода конечных элементов с использованием сложных программных средств. Это общепринятый подход. Но автор пошел дальше. Он включил в анализ последнего этапа тепловой расчет, расчет механической прочности, расчет динамических характеристик. Такой комплексный подход является новизной в практике проектирования электромеханических устройств, Большинство этапов анализа и синтеза диссертант реализовал в рамках единой программной среды Апзуз, показав, что это возможно и эффективно.

Гаким образом, предложенный алгоритм имеет, несомненно, методическую ценность. Разработанная автором математическая модель на основе схемы замещения для проведения циклических оптимизационных расчетов тоже представляет интерес для теории проектирования электрических машин. Диссертанту удалось решить проблему приемлемой точности при использование методики с достаточно большим количеством допущений. Генетический алгоритм для проведения оптимизации зле ктромеханических устройств в последнее время находит все более широкое применение. Достаточно сослаться на положительный опыт Ивановского энергетического университета. Особенностью его применения является необходимость настройки под конкретную задачу.

В этой части результаты, полученные автором, представляют несомненный научный интерес. Исследование динамических процессов всегда являлось одной из трудных задач электромеханики. В последнее время появились инструменты для проведения этого анализа. Имитационная модель, разработанная автором, и полученные результаты ее исследования являются дальнейшим развитием теории динамики вентильных приводов.

Современная электромеханика развивается в направлении создания„так называемых сквозных технологий, при которых конструкторская документация, разработанная в твердых копиях сокращается до минимуму, Исследования и полученные Ишутиновым В.В результаты интересны и лежат в направлении этого развития. В связи с указанным выше, новизна полученных научных результатов, выносимых на защиту, не вызывает сомнений. Значение для науки и практики выводов и рекомендаций Одним из приоритетных направлений электромеханики в настоящее время является внедрение компьютерных технологий в практику проектирования электромеханических устройств.

При этих технологиях на одном рабочем месте концентрируется решение вопросов проведения электромагнитных, тепловых и механических расчетов, разработки трехмерной твердотельной модели, решение технологических вопросов, изготовление основных узлов и деталей с использованием станков с числовым программным управлением, сборка и тестирование. Реализация стратегии сквозных технологий — сложный процесс.

Научная работа Ишутинова В.В. как раз направлена на их решение. На конкретном изделии он показал возможные пути движения в этом направлении и получил конкретные результаты. Высокоскоростной вентильный привод, разработанный на базе этих исследований имеет лучшие удельные энергетические и массогабаритные показатели. Полученные диссертантом научные результаты расширяют существующую теоретическую базу в области проектирования вентильных электрических машин Основным практическим результатом является разработка программного комплекса, способного решать широкий круг практических задач.

Апробация работы Диссертант имеет достаточное количество публикаций, отражающих содержание его работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях регионального и федерального и международного уровней. Имеется акт внедрения результатов на промышленном предприятии. Соответствие содержания авторефервта основным положениям диссертации Автореферат отражает содержание работы, приводит информацию об основных положениях и выводах диссертации, позволяет сделать заключение о научном и техническом уровне работы. Замечания по диссертационной работе По представленной к защите работе у оппонента имеются следующие вопросы и замечания 1. Из вводной части диссертации следует, что диссертант разрабатывает специальный привод. Тем не менее, по мнению оппонента, следовало бы более подробно описать его назначение„ конструктивное исполнение, работу всего привода в целом.

Без этой информации сложно оценить необходимость улучшения таких показателей, как быстродействие двигателя, его надежность, необходимость наличия таких составных частей, как редуктор. Автор очень кратко дает эту информацию, что затруднило оценку работы. 2. При анализе и выборе типа дискретной коммутации для своего привода автор рассматривает три возможных варианта: 120-градусную коммутацию, 150-градусную коммутацию и 180-градусную коммутацию «стр.22 диссертации), 120-градусная коммутация и 180-градусная коммутация широко применяются в трехфазном вентильном приводе.

150- градусная коммутация для трехфазного привода требует более подробного пояснения, так как в литературе она не описана ~ сколько необходимо датчиков Холла, в каких местах их необходимо располагать, при каких угловых положениях ротора фазы включаются и выключаются). 3. В главе посвященной оптимизации автор решает многокритериальную задачу. Один из выбранных им методов — это метод весовых коэффициентов. Известно, что эти коэффициенты назначаются экспертами, поэтому их выбор носит субъективный характер. Тем не менее, от этих коэффициентов зависит качество расчета. Поэтому автору необходимо было более подробно и тщательно обосновать их выбор. При этом надо было исследовать саму целевую функцию на непрерывность, наличие локальных экстремумов, возможность попадания оптимума на границу.

Без этих исследований трудно в полной мере доверять результатам оптимизации. 4. При анализе теплового состояния автор рассматривает кратковременный режим работы (стр.71 диссертации). При этом режиме работы изделие включается по нагрузку, нагревается до максимальной температуры, затем остывает до температуры окружающей среды. Применяя этот режим работы, автор не приводит такой параметр как длительность включенного состояния.

От этого параметра существенным образом зависит нагрев электромашины. Расчет теплового состояния автор приводит для установившегося режима. Требуются дополнительные пояснения, каким образом соотносятся реальный кратковременный режим с расчетным установившимся режимом. Из диссертации так же не понятен режим охлаждения: естественное охлаждение или обдув наружной поверхности. 5.