probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2024-26-2-46-54probener-3021Research ArticleЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫELECTROTECHNICAL COMPLEXES AND SYSTEMSСоздание компьютерной модели синхронного двигателя для реализации проекта «Создание серии электродвигателей с модернизированным ротором для электротранспорта малой мощности»Creating a computer model of a synchronous motor for the implementation of the project «Creation of a series of electric motors with a modernized rotor for electric transport of low power»БасенкоВ. Р.BasenkoV. R.

Басенко Василий Романович – преподаватель кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»

г. Казань

Vasily R. Basenko

Kazan

ПетровТ. И.PetrovT. I.

Петров Тимур Игоревич – канд. техн. наук, доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»

г. Казань

Timur I. Petrov

Kazan

ИбрагимоваА. Р.IbragimovaA. R.

Ибрагимова Айгуль Равилевна – аспирант

г. Казань

Aigul R. Ibragimova

Kazan

Казанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation2024030620242624654Copyright © Басенко В.Р., Петров Т.И., Ибрагимова А.Р., 20242024Басенко В.Р., Петров Т.И., Ибрагимова А.Р.Basenko V.R., Petrov T.I., Ibragimova A.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/3021

АКТУАЛЬНОСТЬ. Задачи создания современных синхронных двигателей с постоянными магнитами требуют решения технических задач совместно с экономическими реалиями. Ввиду использования постоянных магнитов в конструкции синхронных двигателей их стоимость ограничивает их промышленное применение. Поэтому стоит актуальный вопрос оптимизации конструкции синхронных двигателей, которую можно решить путем изменения топологии.ЦЕЛЬ. Целью является создание более экономичных синхронных двигателей с постоянными магнитами (СДПМ) в электротранспорте малой мощности. Планируется реализовать способ новый способ конструирования СДПМ. Данное решение позволит уменьшить массо-габаритные параметры и увеличить удельную мощность, которые являются важными показателями для электротранспорта.МЕТОДЫ. Для модернизации современных синхронных двигателей предлагается метод комплексной топологической оптимизации на основе генетического алгоритма. РЕЗУЛЬТАТЫ. Получена компьютерная модель в виде расчета электромагнитных полей в статоре и роторе синхронного двигателя с постоянными магнитами.ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Моделирование параметров синхронных двигателей с постоянными магнитами имеет малую степень разработанности в отечественном машиностроении ввиду отсутствия развитой инфраструктуры в области электрического транспорта малой мощности, создание отечественных разработок в данной области носит стратегический характер.

RELEVANCE. The challenges of creating modern permanent magnet synchronous motors require solving technical problems in conjunction with economic realities. Due to the use of permanent magnets in the construction of synchronous motors, their cost limits their industrial application. Therefore, there is an urgent issue of optimizing the design of synchronous motors, which can be solved by changing the topology.TARGET. The goal is to create more economical permanent magnet synchronous motors (PMSMs) in low-power electric vehicles. It is planned to implement a new method for constructing PMSM. This solution will reduce weight and size parameters and increase specific power, which are important indicators for electric transport.METHODS. To modernize modern synchronous motors, a complex topological optimization method based on a genetic algorithm is proposed.RESULTS. A computer model was obtained in the form of calculation of electromagnetic fields in the stator and rotor of a synchronous motor with permanent magnets.CONCLUSION. Modeling the parameters of synchronous motors with permanent magnets has a low degree of development in the domestic mechanical engineering due to the lack of developed infrastructure in the field of low-power electric transport; the creation of domestic developments in this area is of a strategic nature.

электротранспортсинхронные двигатели с постоянными магнитамикомпьютерная моделькомплексная топологическая оптимизацияelectric transportpermanent magnet synchronous motorscomputer modelcomplex topological optimizationПубликация статьи осуществлена в рамках проекта «Создание серии электродвигателей с модернизированным ротором для электротранспорта малой мощности», Договор №419ГССС15-L/78948от 08.09.2022 совместно с «Фондом содействия инновациям».The article was published within the framework of the project “Creation of a series of electric motors with a modernized rotor for low-power electric vehicles”, Agreement No. 419ГССС15-L/78948 dated 09/08/2022 together with the Innovation Promotion Fund.ReferencesПетров, Т. И. Стенд для измерения вращающего момента и частоты вращения синхронных двигателей с постоянными магнитами / Т. И. Петров, В. Р. Басенко // Диспетчеризация и управление в электроэнергетике : Материалы XVII Всероссийской открытой молодежной научнопрактической конференции, Казань, 20–22 октября 2022 года / Редколлегия: А.Г. Арзамасова (отв. редактор). – Казань: ООО "Издательство Фолиант", 2022. – С. 203-206. – EDN KVYKDF.Petrov, T. I. Stand for measuring the torque and rotational speed of synchronous motors with permanent magnets / T. I. Petrov, V. R. Basenko // Dispatch and control in the electric power industry: Proceedings of the XVII All-Russian Open Youth Scientific and Practical Conference , Kazan, October 20–22, 2022 / Editorial Board: A.G. Arzamasova (responsible editor). - Kazan: LLC "Publishing House Foliant", 2022. - S. 203-206. -EDN KVYKDF.Разработка макета мобильной установки заряда электротранспорта и стенда для проведения испытаний / А. Р. Сафин, А. Н. Цветков, Т. И. Петров [и др.] // Естественные и технические науки. – 2023. – № 7(182). – С. 138-145. – DOI 10.25633/ETN.2023.07.09. – EDN NZWEGG.Safin A. R., Tsvetkov A. N., Petrov T. I. [et al.] Development of a model of a mobile electric transport charge unit and a test bench // Natural and technical sciences. - 2023. - No. 7 (182). – S. 138-145. – DOI 10.25633/ETN.2023.07.09. – EDN NZWEGG.Khanchandani K.B., Силовая электроника / K.В. Khanchandani // ISBN: 978-0-07-058389-7 – С. 908-959.Khanchandani K.B., Power electronics / K.V. Khanchandani // ISBN: 978-0-07-058389-7 - pp. 908-959.Гуляев И.В. Векторное управление синхронным двигателем с постоянными магнитами / И.В. Гуляев, А.В. Волков, А.А. Попов и др. // Научно-технический вестник Поволжья. – 2015. – № 5. – С. 187-191.Gulyaev I.V. Permanent Magnet Synchronous Motor Vector Control / I.V. Gulyaev, A.V. Volkov, A.A. Popov and others // Scientific and technical bulletin of the Volga region. - 2015. - No. 5. - P. 187-191.Гуляев И.В. Работа асинхронизированного вентильного двигателя с потреблением чисто активной мощности со стороны якоря/ Тутаев Г.М., Юшков И.С., Волков А.В. // Актуальные проблемы электронного приборостроения труды XII международной конференции: АПЭП-2014. 2014. С. 241-244.Gulyaev I.V. The operation of an asynchronized brushless motor with the consumption of purely active power from the armature / Tutaev G.M., Yushkov I.S., Volkov A.V. // Actual problems of electronic instrumentation, Proceedings of the XII International Conference: APEP-2014. 2014. S. 241-244.Ван Л. Прямое управление моментом для СДПМ / Л. Ван, Ю. Гао // Труды IEEE International Электрические машины и приводы конференция IEMDC. – 2007.– С. 403-406.Wang L. Direct torque control for PMSM / L. Wang, Yu. Gao // Proceedings of IEEE International Electrical Machines and Drives Conference IEMDC. - 2007. - S. 403-406.Гуляев И.В. Электропривод на базе асинхронизированного вентильного двигателя / И.В. Гуляев, А.В. Волков, А.А. Попов и др. // Научно-технический вестник Поволжья. – 2015. – № 1. – С. 70-73.Gulyaev I.V. Electric drive based on asynchronized valve motor / I.V. Gulyaev, A.V. Volkov, A.A. Popov and others // Scientific and technical bulletin of the Volga region. - 2015. - No. 1. - S. 70-73.Development of an algorithm for the operation of a control station for a mobile electric vehicle charge unit . / A. R. Safin, A. N. Tsvetkov, E. I. Gracheva, T. I. Petrov // Вестник ПИТТУ имени академика М.С. Осими. – 2022. – No. 4(25). – P. 37-44. – EDN FLAYJK.Development of an algorithm for the operation of a control station for a mobile electric vehicle charge unit. / A. R. Safin, A. N. Tsvetkov, E. I. Gracheva, T. I. Petrov // Bulletin of PITTU named after academician M.S. Osimi. – 2022. – No. 4(25). – P. 37-44. – EDN FLAYJK.Петров, Т. И. Особенности проектирования синхронных двигателей с постоянными магнитами при помощи комплексной топологической оптимизации / Т. И. Петров, А. Р. Сафин, R. K. Behera // Вестник Казанского государственного энергетического университета. – 2023. – Т. 15, № 1(57). – С. 58-67. – EDN KKTGUR.Petrov, T. I., Safin, A. R., and Behera, R. K. Design features of permanent magnet synchronous motors using complex topological optimization, Bulletin of the Kazan State Power Engineering University. - 2023. - T. 15, No. 1 (57). - S. 58-67. – EDN KKTGUR.Развитие технологии мобильных зарядных станций для электромобилей / А. Р. Сафин, И. В. Ившин, А. Н. Цветков [и др.] // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2021. – Т. 23, № 5. – С. 100-114. – DOI 10.30724/1998-9903-2021-23-5-100-114. – EDN YIGCHH.Development of the technology of mobile charging stations for electric vehicles / A. R. Safin, I. V. Ivshin, A. N. Tsvetkov [et al.] // News of higher educational institutions. Energy problems. - 2021. - T. 23, No. 5. - S. 100-114. – DOI 10.30724/1998-9903-2021-23-5-100-114. – EDN YIGCHH.Моделирование работы оборудования мобильной зарядной установки для заряда электротранспорта с целью подтверждения соответствия группам климатического и механического исполнения / Т. И. Петров, А. Р. Сафин, Е. И. Грачева [и др.] // Вестник МГТУ. Труды Мурманского государственного технического университета. – 2022. – Т. 25, № 4. – С. 365-377. – DOI 10.21443/1560-9278-2022-25-4-365-377. – EDN JILKEG.Petrov T.I., Safin A.R., Gracheva E.I. [et al.] Modeling the operation of equipment for a mobile charging installation for charging electric vehicles in order to confirm compliance with climatic and mechanical performance groups // Bulletin of MSTU. Proceedings of the Murmansk State Technical University. - 2022. - T. 25, No. 4. - S. 365-377. – DOI 10.21443/1560-9278-2022-25-4-365-377. – EDN JILKEG.Firago B. I., Vasil’ev D. S. (2016) Vector Systems Control of Electrical Drives. Minsk, Vysheishaya Shkola Publ. 159 (in Russian).Firago B. I., Vasil’ev D. S. (2016) Vector Systems Control of Electrical Drives. Minsk, Vysheishaya Shkola Publ. 159 (in Russian).Сафин, А. Р. Оптимизация модели синхронного двигателя с постоянными магнитами для снижения времени расчета вращающего момента / А. Р. Сафин, Т. И. Петров // Вестник ПИТТУ имени академика М.С. Осими. – 2021. – № 3(20). – С. 31-37. – EDN TBKBRC.Safin, A. R. Optimization of the model of a synchronous motor with permanent magnets to reduce the time for calculating the torque / A. R. Safin, T. I. Petrov // Bulletin of PITTU named after academician M.S. Osimi. - 2021. - No. 3 (20). - S. 31-37. – EDN TBKBRC.Laser Control and Measuring Complex for Non-contact Vibration Control of the Power Transformer Technical Condition / V. Basenko, O. Vladimirov, I. Ivshin [et al.] // Lecture Notes in Civil Engineering. – 2022. – Vol. 190. – P. 157-167. – DOI 10.1007/978-3-030-86047-9_17. – EDN EIGGGZ.Laser Control and Measuring Complex for Non-contact Vibration Control of the Power Transformer Technical Condition / V. Basenko, O. Vladimirov, I. Ivshin [et al.] // Lecture Notes in Civil Engineering. - 2022. - Vol. 190. - P. 157-167. – DOI 10.1007/978-3-030-86047-9_17. – EDN EIGGGZ.3D модель силового трансформатора для исследования его технического состояния по вибрационным параметрам / В. Р. Басенко, М. Ф. Низамиев, И. В. Ившин, О. В. Владимиров // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2022. – Т. 24, № 3. – С. 130-143. – DOI 10.30724/1998-9903-2022-24-3-130-143. – EDN TTLTLL.Basenko, V.R., Nizamiev, M.F., Ivshin, I.V., and Vladimirov, O.V., 3D model of a power transformer for the study of its technical condition in terms of vibrational parameters, Izv. Energy problems. - 2022. - T. 24, No. 3. - S. 130-143. – DOI 10.30724/1998-9903-2022-24-3-130-143. – EDN TTLTL.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.