НАУЧНО-ТЕХНИЧЕКИЕ ОСНОВЫ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ

Краткое описание

Национальная академия наук Украины
Институт электродинамики

На правах рукописи

ГРЕБЕНИКОВ ВИКТОР ВЛАДИМИРОВИЧ

УДК 621.313.2

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕКИЕ ОСНОВЫ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ

Специальность 05.09.01 – электрические машины и аппараты

Диссертация на соискание ученой степени
доктора технических наук

ТОМ 1

Киев – 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ…………………………………… 7
ВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….…................ 8
ГЛАВА 1 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ…………...……………………………… 18
1.1 Электрические машины линейного и вращательного движения в современной техносфере ………………………………………...………………. 18
1.2 Новые технологии в производстве постоянных магнитов ……………........ 22
1.3 Применение электродвигателей с постоянными магнитами на транспорте…………………………………………………………………………. 24
1.3.1 Электродвигатели с постоянными магнитами в электромобилях, велосипедах, мотороллерах……………………………......................................... 24
1.3.2 Тяговый привод на базе двигателей с постоянными магнитами……………………………………………………………...................... 30
1.3.3 Транспортные системы на основе концепции Хальбаха (Halbach) ……... 39
1.4 Электродвигатели с постоянными магнитами специального назначения.... 42
1.4.1 Специальные двигатели с постоянными магнитами для безредукторного привода………………………………………………………… 42
1.4.2 Электродвигатели с постоянными магнитами нового поколения……….. 44
1.4.3 Двигатели с постоянными магнитами инерционных накопителей энергии………………………………………………………………....................... 48
1.4.4 Двигатели с постоянными магнитами большой мощности…………….... 52
1.5 Применение электрогенераторов с постоянными магнитами для ветроустановок……………………………………………………………………. 55
1.6 Выводы по главе 1….………………………………...………………….…… 61

ГЛАВА 2 АНАЛИЗ, РАЗРАБОТКА И МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ НОВЫХ СТРУКТУР МАГНИТНЫХ СИСТЕМ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ……………………………………....……………………………...…... 62
2.1 Методы моделирования электромагнитных полей в электрических машинах с постоянными магнитами...................................................................... 62
2.2 Структуры магнитных систем с вариацией в пространстве векторов
намагниченности сегментов постоянных магнитов………………………….…. 66
2.3 Магнитные поля в классических структурах магнитных систем…………. 80
2.4 Магнитные системы с использованием постоянных магнитов, размещённых параллельно и перпендикулярно по отношению к подобласти зазора………………………………………………………………………………. 83
2.5 Структуры магнитных систем с комбинацией ферромагнитных элементов и постоянных магнитов с вариацией векторов намагниченности.... 88
2.6 Анализ полей в трёхмерном пространстве и экспериментальные исследования выбранных структур магнитных систем………………………… 94
2.7 Анализ магнитного поля в многослойных структурах магнитных систем……………………………………………………………………………… 100
2.8 Аналитическое моделирование электромагнитных полей в элктрических машинах с постоянными магнитами линейного и вращательного движения……….………………………………………………………………….. 104
2.8.1 Постановка задачи аналитического моделирования электромагнитных полей………………………………………………………………………………..
104
2.8.2 Разработка аналитического метода моделирования электромагнитных полей………………………………………………………………….…………….
108
2.8.3 Вычисление параметров электромагнитного поля моделей электрических машин……………………………………………………………..
126
2.9 Выводы по главе 2…………...……………………………………………….. 129

ГЛАВА 3 МАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ДИСКОВОЙ КОНФИГУРАЦИИ………………………………………………... 132
3.1 Однослойные дисковые электрические машины…………………………... 132
3.2 Особенности топологии многослойных дисковых электродвигателей с постоянными магнитами…………………………………………………….……. 147
3.3 Метод управления векторами магнитного поля в электрических машинах дискового типа……………………………………………………………….……. 161
3.4 Дисковые электродвигатели с малой массой подвижной части…………… 171
3.5 Аналитическое моделирование магнитных полей и расчет оптимальной конфигурации электрических машин дискового типа……………………….…. 180
3.6 Выводы по главе 3…………………………………………………..……….. 186
ГЛАВА 4. МАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ КОНФИГУРАЦИИ…………………………….………. 188
4.1 Магнитоэлектрические машины с внутренним ротором и заданным распределением продольной компоненты магнитной индукции в зазоре….… 189
4.2 Структуры электрических машин цилиндрической конфигурации с внешним ротором……………………………………………………………….…
192
4.3 Электрические машины с двухсторонним ротором………………………... 201
4.4 Параметры и уравнения для электрических машин цилиндрической конфигурации……………………………………………………........................... 208
4.5 Электрические машины с двухсторонним ротором и концентраторами магнитного потока………………………………………………………...………. 225
4.6 Сопоставление электрических машин цилиндрической конфигурации…....……………………………………………………...…………
232
4.7 Аналитическое моделирование электромагнитных полей и расчет оптимальной конфигурации электрических машин цилиндрической конфигурации……………………………………………...…………….………...

239
4.8 Выводы по главе 4…………………………….……………………………… 245

ГЛАВА 5. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ…………………………………………..…………………………... 247
5.1 Линейные электродвигатели с постоянными магнитами на подвижной части………………………………………………...……………………………… 248
5.2 Моделирование линейного электродвигателя с постоянными магнитами на подвижной части…………………………….………………………………… 255
5.3 Особенности термоинерционного режима работы линейных электрических машин с постоянными магнитами ……..………………………. 262
5.4 Сравнительный анализ линейных вибрационных механизмов электромагнитного и магнитоэлектрического типа……………………..……… 267
5.5 Аналитическое моделирование электромагнитных полей и расчет оптимальной конфигурации линейных электрических машин………............... 281
5.6 Выводы по главе 5…………………………………………………….……… 287
ГЛАВА 6 МАГНИТНЫЕ СИСТЕМЫ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН С ЯВНОПОЛЮСНОЙ И ЗУБЦОВО-ПАЗОВОЙ КОНФИГУРАЦИЕЙ СТАТОРА………………………………….……………… 289
6.1 Магнитные поля и моменты магнитоэлектрической машины с явнополюсным статором………………………….……………………………… 289
6.2 Вариантный анализ характеристик электродвигателей с зубцово-пазовой и явнополюсной конфигурацией статора………………….………………….…. 299
6.3 Сравнительный анализ характеристик электродвигателей индукторно-реактивного типа и магнитоэлектрических с явнополюсной конфигурацией статора…………………………………………………………..…………………. 313
6.4 Вариантный анализ конструктивных модификаций электрогенератора малой мощности с постоянными магнитами и явнополюсным статором……………………………………………………
323
6.5 Экспериментальные образцы электрогенератора на постоянных магнитах для ветроэнергетической установки мощностью 1,0 кВт…… 334
6.6 Выводы по главе 6….………………………………………………………… 346
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………… 348
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………….………………….. 354

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

КПД - коэффициент полезного действия;
МДС - магнито-движущая сила;
МДД - многослойный дисковый двигатель;
НСПМ - наноструктурированные постоянные магниты
ПМ - постоянный магнит;
РПН - регулирование трансформатора под нагрузкой;
ЭМ - электрическая машина;
ЭД - электрический двигатель;
ЭМПЭ - электромеханический преобразователь энергии;

ВВЕДЕНИЕ

Развитие новой техники и технологий выдвигает новые требования к электрическим машинам, которые варьируются в зависимости от области их применения. Среди них можно выделить наиболее важные, а именно: повышение диапазона регулирования скорости; рост динамических показателей путём повышения достигаемых ускорений и приемистости; повышение удельного электромагнитного момента и силы тяги, приводящей в движение подвижную часть; уменьшение электромеханических и электромагнитных постоянных времени; повышение КПД и надёжности, качества и точности воспроизведения динамических состояний (качества управляемого и программируемого движения); снижение объёма и массы электрической машины при сохранении исходных параметров; получение высоких коэффициентов использования как объёма, так и активных материалов электрической машины; снижение шумов и вибраций, создаваемых во время работы электрической машины; получение максимальной электромагнитной совместимости.
Традиционные электрические машины в ряде случаев не могут соответствовать выше приведенным требованиям. Поэтому для удовлетворения современных возросших требований в области автоматизации технологических процессов, в системах автоматики и робототехники, в специальных электрическим машинах для транспортных систем следует использовать новую базу знаний в области современной электромеханики, достижения в силовой и микроэлектронике, информатике и материаловедении и на этой основе создавать новые типы электрических машин с существенно повышенными характеристиками и показателями.
Актуальность темы. В последнее время значительное повышение КПД преобразования энергии в электрических машинах стало возможным благодаря применению новых постоянных магнитов и магнитомягких композитных материалов, ограничивающих потери активной мощности в системах возбуждения и позволяющих использовать трёхмерный характер проведения магнитных потоков в геометрически сложных структурах ЭМ. Постоянные магниты (ПМ), производимые, к примеру, фирмой Vacuumschmelze GmbH & Co. KG, могут обеспечить следующие параметры: остаточная магнитная индукция Br = 1,44 Tл; коэрцитивные силы по индукции HcB = 1115,0 кА/м (Vacodym 745 HR). Современные постоянные магниты позволяют конструировать магнитные системы возбуждения электрических машин с повышенной величиной магнитной индукции в зазоре B, а также создавать такие сложные магнитные системы, состоящие из высокоэнергетических постоянных магнитов с заданной ориентацией векторов намагниченности и ферромагнитных элементов, с помощью которых можно не только доcтичь высоких B, но и получить в зазоре величины, превышающие остаточную магнитную индукцию Br используемых постоянных магнитов.
Электрические машины с электронной коммутацией и постоянными магнитами в системе возбуждения находят всё большее применение во многих областях технике также благодаря достижениям в силовой электроники и микропроцессорной технике. Примером может быть электропривод транспортных устройств с электродвигателями, установленными непосредственно в колёса, электродвигатели для привода судовой техники и подводных роботов, сервоприводы промышленных роботов и станков с числовым программным управлением, исполнительные элементы мехатроники, приводы компьютерной и сложной бытовой техники, а также многие другие технические устройства, для которых необходимы регулирование, высокая динамика, минимальные объём и масса. Конструкции электродвигателей непрерывно совершенствуются, при этом стремятся получить наибольшие единичные мощности (кВт/кг, кВт/м3), максимум момента или силы, высокий КПД, уменьшенные пульсации момента и шумов, высокую динамику, уменьшенную массу и меньший занимаемый объём при сохранении на том же уровне электромагнитной мощности и развиваемого электромагнитного момента.
Одной из характерных особенностей электрических машин с постоянными магнитами является разнообразие их конструктивных исполнений, т.к. зачастую специальные электрические машины должны проектироваться с учетом области их использования и характера нагрузки на валу, а, значит, при разработке и проектировании необходимо учитывать специфичность протекания электромагнитных процессов в каждой из конструкций.
На стадии предварительного проектирования электрических машин с постоянными магнитами важен и должен учитываться анализ происходящих в них процессов, особенно характер распределения продольной компоненты магнитной индукции в зазоре вдоль полюсного деления. Поскольку электромагнитные процессы имеют нелинейный характер, аналитические либо аналитико-эмпирические методы, используемые при проектировании классических электрических машин, не в состоянии вполне адекватно описать процессы в таких электрических машинах.
В настоящее время отсутствуют математические модели новых типов электрических машин с постоянными магнитами, построенные на решении двухмерных и трёхмерных задач расчета магнитного поля, а также отсутствуют аналитические методики, основанные на решении уравнений электромагнитного поля и позволяющие определять оптимальные соотношения основных геометрических размеров беспазовых электрических машин с постоянными магнитами.
Таким образом, разработка научных основ и научное обоснование оптимальных структур магнитных систем электрических машин с постоянными магнитами с заданными свойствами и улучшенными энергетическими характеристиками, разработка математических моделей и аналитических методов для их расчета и исследования является актуальной научно-прикладной проблемой.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Диссертация выполнялась в Институте электродинамики НАН Украины в рамках:
- научно-исследовательской госбюджетной темы «Разработать теорию построения и создать образцы сверхкомпактных высокодинамических электромеханических преобразователей энергии линейного и ротационного движения» («БЛОК», № 1.7.3.151), № ГР 0198U004604 на 1998-2001 г.г.;
- научно-исследовательской госбюджетной темы «Новые технологии многослойных магнитокоммутационных машин аксиально-радиального типа применительно к энергетике, автоматике и непосредственному электроприводу» («ДИСК» № 1.7.3.201), № ДР 0102U007350 на 2002-2005 г.г.;
- научно-исследовательской госбюджетной темы «Разработать основы теории и провести режимные исследования энергосберегающих электрических машин с постоянными магнитами с повышенной плотностью магнитной энергии в области энергопреобразования» («ДИСК-2»), № ГР 0106U002435 на 2006-2009 г.г.;
- научно-исследовательской госбюджетной темы «Исследование электромагнитных процессов, разработка математических моделей и методов расчета электромеханотронних преобразователей энергии с постоянными магнитами и концентрацией магнитного поля» («ДИСК-ПМ»), № ГР 0109U006756 на
2010-2014 г.г.
Цель и задачи исследования. Целью работы является научное обоснование оптимальных структур магнитных систем электрических машин с постоянными магнитами, разработка математических моделей, аналитического метода расчета, технических решений, обеспечивающих создание новых электрических машин с постоянными магнитами с улучшенными энергетическими характеристиками для применения в энергетике, автоматике, на транспорте, в технике специального назначения.
Для достижения поставленной цели необходимо:
- разработать эффективные структуры магнитных систем беспазовых электрических машин с постоянными магнитами цилиндрической, дисковой и линейной конфигурации с увеличенной индукцией в области энергопреобразования при оптимальном использовании активной части;
- разработать и обосновать эффективные структуры магнитных систем возбуждения с трапецеидальным либо синусоидальным законом распределения продольной компоненты магнитной индукции в зазоре;
- разработать аналитический метод расчета магнитного поля в активном объеме беспазовых магнитоэлектрических машин с дисковой, цилиндрической и линейной конфигурацией магнитной системы, при произвольном наборе элементов любого типа (обмотка с током, постоянный магнит, магнитопровод);
- разработать научные основы определения оптимальной геометрии магнитной системы беспазовых электрических машин для реализации заданной функции цели: минимум массы подвижного элемента, либо минимум стоимости электрических машин, либо максимума электромагнитного момента;
- разработать математические модели электрических машин с зубцово-пазовыми и явнополюсным статором на основе постоянных магнитов и ферромагнитных концентраторов магнитных потоков, обеспечивающие повышение плотности магнитной энергии в области энергопреобразования;
- провести сравнительный анализ структур электрических машин с зубцово-пазовой и явнополюсной конфигурацией статора и структур индукторно-реактивного типа для определения лучшей конфигурации магнитной системы;
- создать алгоритмы и программу для анализа и синтеза электрических машин с заданными функциональными свойствами;
- провести экспериментальные исследования на физических моделях электрических машин с постоянными магнитами и сравнить расчетные и экспериментальные зависимости.
Объектом исследований – электромагнитное преобразование энергии на основе электрических машин с постоянными магнитами
Предмет исследования – электромагнитные поля и характеристики электрических машин с постоянными магнитами цилиндрической, линейной и дисковой конфигураций.
Методы исследования. Теоретические исследования базируются на численном решении задач расчета магнитного поля методом конечных элементов в двухмерной и трехмерной постановке на основе лицензионных программных комплексов COMSOL 3.4 и ELCUT 5.6, а также на основе разработанного метода аналитического моделирования магнитного поля в активном объеме беспазовых магнитоэлектрических машин, который применим как для прямоугольной области в декартовой системе координат, так и для сектора в цилиндрической системе координат. Метод аналитического расчета основан на решении уравнений магнитостатики в области полюсного деления электрической машины с соответствующими граничными условиями и с учетом структурной неоднородности источников поля. При оптимизационных расчетах на основе аналитического метода базой принятия оптимального решения является метод покоординатного спуска.
Научная новизна полученных результатов
1. Разработаны и научно обоснованы новые структуры магнитных систем беспазовых электрических машин с постоянными магнитами, обеспечивающие повышение величины магнитной индукции в области энергопреобразования за счет применения сегментов магнитов с нормальними и тангенциальными векторами намагниченности и ферромагнитных концентраторов магнитных потоков специальной формы, что позволяет создавать электрические машины дисковой и линейной конфигурации с улучшенными массогабаритными и энергетическими показателями.
2. Созданы новые двумерные полевые математические модели систем возбуждения линейных и дисковых электрических машин с постоянными магнитами, в которых путем специального ориентирования векторов намагниченности постоянных магнитов обеспечивается увеличение магнитной индукции при заданном синусоидальном или трапецеидальными законе ее распределения в рабочем зазоре, что позволяет создавать электрические машины с заданными характеристиками.
3. Развит метод аналитического расчета магнитного поля в беспазовых электрических машинах с постоянными магнитами дисковой, цилиндрической и линейной конфигурации, который позволяет моделировать магнитное поле в области полюсного деления путем учета структурной неоднородности источников магнитного поля с произвольным сочетанием конструктивных элементов (обмотка с током, постоянный магнит, магнитопровод).
4. Разработан метод определения оптимальной геометрии магнитной системы безпазових электрических машин с постоянными магнитами, который базируется на аналитическом методе расчета магнитного поля, что обеспечивает высокую скорость оптимизационных расчетов по одному из критериев: минимум массы, минимум стоимости, максимум электромагнитного момента.
5. Впервые научно обоснованы и разработаны принципы построения магнитных систем с заданным законом распределения магнитной индукции в зазоре вдоль полюсного деления путем направленного ориентирования векторов намагниченности постоянных магнитов для электрических машин цилиндрической конфигурации с беспазовым статором, что позволяет создавать электрические машины с трапецеидальным законом распределения магнитной индукции для бесконтактных моментных электродвигателей и синусоидальным законом - для электрических машин, используемых в системах с точным позиционированием.
6. Научно обоснованы принципы построения магнитных систем электрических машин с постоянными магнитами и зубцово-пазовой и явнополюсной конфигурацией статора, обеспечивающие максимальные значения среднего электромагнитного момента путем использования концентраторов магнитного поля.
Практическое значение полученных результатов:
- разработано программное обеспечение, которое реализует выбор оптимальной геометрии магнитной системы безпазових электрических машин с постоянными магнитами по одному из критериев: минимума массы, минимума стоимости, максимума электромагнитного момента;
- разработаны рекомендации по совершенствованию процесса проектирования новых конструкций электрических машин с постоянными магнитами;
- теоретически и экспериментально обоснован выбор технических решений по разработке новых структур магнитных систем безпазових электрических машин с постоянными магнитами с заданным законом распределения магнитной индукции в зазоре вдоль полюсного деления.
Новые технические решения (Пат. 84319 Украина, Бюл. №19, 2008 г.) использованы при создании совместно с Институтом гидромеханики НАН Украины ветроэнергетической установки с вертикальной осью вращения ветроротора и управляемыми лопастями. Для данной ветроустановки был разработан, изготовлен и испытан электрогенератор с постоянными магнитами мощностью 1 кВт, который позволяет без редуктора преобразовывать энергию, получаемую от ветроротора, в электроэнергию при небольших скоростях вращения ветроротора - около
150 - 300 об / мин. По результатам испытаний ветрогенератора было принято решение продолжить работы по созданию нового экспериментального образца электрогенератора для ветроустановки с вертикальной осью вращения для его дальнейшего внедрения в производство на украинских предприятиях.
Новые технические решения (Пат. 94521 Украина, Бюл. №9, 2011 г. Пат. 2444046, РФ, Бюл. №6, 2012 г.) использованы при разработке принципиально нового регулятора напряжения силовых трансформаторов под нагрузкой (РПН), который был создан по инициативе ПАО «Запорожтрансформатор». В новом приводе РПН вал управляемого двигателя с постоянными магнитами непосредственно соединяется с валом переключателя РПН, что позволило существенно упростить конструкцию привода РПН в целом. Новый привод РПН с электродвигателем на ПМ успешно прошел предварительные испытания в ПАО «Запорожтрансформатор», отработав 50 тысяч циклов без сбоев, причем точность остановки в заданном положении была на порядок выше, чем у существующих приводов РПН на базе асинхронного двигателя. Ресурсные испытания привода РПН, проведенные в ООО «Энергоавтоматизация» подтвердили высокую перегрузочную способность разработанного электродвигателя и возможность дистанционного контроля состояния выполнения переключения РПН по положению, скорости, времени, току, напряжению. По величине тока, потребляемого электродвигателем можно осуществлять мониторинг состояние переключателя.
Новые технические решения (Пат. 99683 Украина, Бюл. №12, 2012 г. Пат. 101885 Украина, Бюл. №9, 2013 г.) использованы при создании специального теплогенератора, нагрев жидкости в котором происходит путем преобразования механической энергии движущейся жидкости (используется эффект кавитации) в тепловую энергию. Применение регулируемого двигателя с постоянными магнитами в теплогененраторе дает возможность осуществлять нагрев в зависимости от температуры окружающего воздуха. В ООО «Керамика» изготовлен опытный образец теплогенератора с регулируемым электродвигателем с постоянными магнитами, предварительные испытания которого подтвердили технический эффект от регулирования частоты вращения вала теплогенератора.
Личный вклад соискателя В диссертационную работу включены теоретические положения и результаты, полученные автором лично. В печатных работах, опубликованных в соавторстве, диссертанту принадлежат: [32,34-35] – разработка структуры и принципов функционирования подсистемы; [33] разработка математической модели, проведение расчетов магнитного поля; [38, 44]  постановка задачи и разработка математических моделей, [39]  разработка математических моделей, проведение расчетов, анализ полученных результатов; [40, 42] – разработка математических моделей, анализ результатов расчета электромагнитных сил и моментов; [43, 60]  разработка принципов построения дискового двигателя, разработка математических моделей; [45-47] – постановка задачи исследования, анализ расчета магнитного поля; [48]  постановка задачи и анализ полученных результатов; [49-52] – постановка задачи, проведение расчетов, анализ полученных результатов; [53-55, 58] – постановка задачи по выбору дискового двигателя, разработка математических моделей, проведение расчетов; [61] – постановка задачи по выбору типа линейного двигателя; [62] – разработка структуры и принципов функционирования подсистемы; [96-101] – постановка задачи и разработка математических моделей, анализ результатов моделирования магнитного поля; [102] – разработка принципов построения магнитоэлектрических машин и анализ полученных результатов; [103-109, 116] – разработка полевой математической модели, анализ результатов моделирования; [110-115]  постановка задачи и разработка математических моделей, анализ результатов моделирования магнитного поля; [133-135] – написание части статьи, касающейся разработки электрических машин с постоянными магнитами; [174] – разработка полевой математической модели, анализ результатов моделирования; [185] – решение задачи по выбору типа линейного двигателя, сравнительный анализ результатов.
Апробация результатов диссертации. Результаты исследований, которые включены в диссертационную работу были представлены: Семинар «Нетрадиционные электромеханические преобразователи с компьютерным управлением» (Украина, Севастополь, 1992-1993); «Международная конференция ED&PE’92 (Словакия, Кошице, 1992); Международная конференция PEMC’94 (Польша, Варшава, 1994); Международная научно-техническая конференция «Электромеханические и электротехнические системы» (Украина, Севастополь, 1995); Международный симпозиум LDIA’99 (Япония, Токио, 1999); Международная научно-техническая конференция «Нетрадиционные электромеханические и электротехнические системы (Польша, Щецин, 1996); Международная конференция EDPE’96 (Словакия, Кошице, 1996); Международная конференция UEES (Украина, Алушта, 1997; Польша, Щецин, 2001; Украина, Киев, 2004); Международная научно-техническая конференция «Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах» (Украина, Севастополь, 2003, 2005, 2007, 2009, 2010, 2012); ХI Международная научно-техническая конференция «Интеллектуальная электроэнергетика, автоматика и высоковольтное коммутационное оборудование (Россия, Москва, 2011); Научно-техническая конференция «Инновационные материалы и технологии в электротехнике» (Польша, Зелена Гура, 2012).
Публикации. Основные положения диссертации отражены в 85 научных работах (из них 12 без соавторов, получено 4 патента Украины, 1 патент Российской Федерации, 9 патентов на полезную модель Украины, 1 патент на полезную модель Российской Федерации). При этом в профессиональных изданиях опубликовано
47 работ, 7 - без соавторов.

Список литературы

1. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Значение диссертации состоит в научном обосновании новых структур магнитных систем ЭМ с ПМ, разработке их математических моделей и аналитического метода расчета, основанного на решении уравнений электромагнитного поля. Разработанные математические модели и программные средства, проведенные исследований позволили, разработать рекомендации по проектированию ЭМ с ПМ дисковой, линейной и цилиндрической конфигурации, которые решают важную научно-прикладную проблему создания ЭМ с ПМ с улучшенными характеристиками для применения в различных областях техники.
Наиболее важные научные и практические результаты, которые способствовали решению научной проблемы.
1. Применительно к линейным и дисковым ЭМ разработаны и научно обоснованы два способа формирования структур магнитных систем в беспазовом исполнении, которые позволяют получить в увеличенном рабочем зазоре рост продольной компоненты магнитной индукции при заданном синусоидальном или трапецеидальном законе её распределения в рабочем зазоре.
2. Первый способ состоит в дополнительном введении в магнитную систему, построенную в соответствии с концепцией Хальбаха, ферромагнитных элементов, позволяющих повысить продольные компоненты магнитной индукции в зазоре (до 50%) при малых угловых дискретах  вращения векторов намагниченности магнитных сегментов. Особенно эффективны магнитные массивы при условии равенства высоты hПМ и ширины bПМ постоянных магнитов. Установлено, что в магнитных массивах на базе сегментов с квадратной формой поперечного сечения посредине зазора формируется синусоидальная функция распределения продольной компоненты магнитной индукции с полюсным делением S.
3. Второй способ состоит в размещении постоянных магнитов параллельно и перпендикулярно по отношению к плоскости зазора при одновременном введении дополнительных ферромагнитных элементов с сечением прямоугольной либо треугольной формы, что позволяет получить рост продольной компоненты магнитной индукции в зазоре до 27% при трапецеидальной форме распределения вдоль полюсного деления. Этот способ получения сильных магнитных полей основан на эффекте концентрации поля за счёт развития поверхности, на которую устанавливаются постоянные магниты, с последующим сужением площади, через которую канализируется магнитный поток.
4. Установлено, что выбор составных элементов магнитных массивов вместе с токовыми слоями и соответственно намагниченными сегментами постоянных магнитов с ферромагнитными концентраторами и другими составными элементами должен быть объектное ориентированным с учётом типа применяемого для электропитания инвертора с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и в соответствии с функциональной зависимостью кривых распределения продольной компоненты магнитной индукции в зазоре вдоль полюсного деления: синусоидальной  для синхронных машин с ПМ типа PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor) или трапецеидальной  для бесконтактных электрических машин постоянного тока типа BLDC (Brushless Direct Current).
5. Разработан аналитический метод расчета магнитного поля в беспазовых электрических машинах с постоянными магнитами. Метод основан на решении уравнений магнитостатики в области полюсного деления электрической машины с граничными условиями симметрии поля между соседними полюсами и граничными условиями Дирихле на остальных границах. Решение представляется в виде ряда Фурье относительно оси, вдоль которой наблюдается симметрия поля. Аналитический метод в конечном итоге сводится к решению системы линейных уравнений бесконечного размера (для заданной точности можно ограничиться конечным числом элементов ряда). Главным отличием данного метода от других является возможность моделирования области полюсного деления электрической машины, которая может содержать произвольный набор элементов любого типа (обмотка с током, постоянный магнит, магнитопровод), ширина которых совпадает с шириной полюса. Метод применим, как для прямоугольной области в декартовой системе координат, так и для сектора в цилиндрической системе координат. В результате численного моделирования и сравнения результатов расчета различных конструктивных моделей с аналогичными, которые рассчитанны в программных комплексах ELCUT и COMSOL, установлено, что на основе аналитического метода решается целый класс задач моделирования ЭМ с ПМ линейного, дискового и цилиндрического типов.
6. На основе аналитического метода разработана процедура оптимального проектирования беспазовых ЭМ и проведены оптимизационные расчеты с целью определения оптимальной геометрии магнитной системы ЭМ с ПМ линейного, дискового либо цилиндрического типов в следующей постановке: ограничения – габариты либо масса ЭМ; варьируемые параметры – геометрия магнитной системы; функция цели – минимальная стоимость ЭМ, либо минимальная масса подвижной части, либо максимальный электромагнитный момент.
7. Для ЭМ цилиндрической конфигурации с гладкими беспазовыми структурами обмоток управления с внутренним, внешним и двойным роторами синтезированы магнитные системы с синусоидальным или трапецеидальным законом распределения продольной компоненты магнитной индукции в зазоре вдоль полюсного деления путём соответствующего расположения магнитных сегментов с варьированием их векторов намагниченности.
8. В результате исследования и анализа ЭМ дискового типа с гладкими и зубцово-пазовыми структурами при выбранном параметре оптимизации  (отношение внутреннего диаметра Di к внешнему De)
получено уравнение для расчета -ку электромагнитных моментов в функции индукции, линейного токовой нагрузки и геометрических параметров , что позволило определить оптимальную величину параметра оптимизации
opt = по критерию максимума электромагнитного момента.
9. Анализ математических моделей дисковых ЭМ с различными векторами намагниченности на основе концепции Хальбаха показал, что можно получать более высокие величины продольной составляющей магнитной индукции в зазоре по сравнению с классическим вариантом расположения магнитов. Установлено, что величина магнитной индукции в структурах на основе концепции Хальбаха в 1,2-1,4 раза больше по сравнению с классической.
10. Для линейных ЭМ с подвижным магнитным блоком применение ферромагнитных сердечников в обмотках управления позволяет добиться повышения плотности магнитной энергии в области электромеханического преобразования энергии, а, следовательно, увеличения электромагнитного усилия (примерно в 1,5 раза) и роста динамических показателей.
11. Проведен сопоставительный анализ четырех моделей магнитоэлектрических машин (с явнополюсным и зубцово-пазовым статором) и установлено, что при одинаковых габаритных размерах наибольший электромагнитный момент достигается у модели с явнополюсным статором и тангенциальным намагничиванием постоянных магнитов на роторе. Моделирование магнитного поля и расчет зависимости электромагнитного момента от угла поворота ротора, выполненные в двухмерной (ELCUT 5.6) и в трехмерной (COMSOL 3.4) постановках показало, что для исследуемых моделей среднее значение электромагнитного момента отличается не более, чем на 10%.
12. В результате сравнительного анализа при моделировании магнитного поля и расчете среднего электромагнитного момента для двух типов электродвигателей: индукторно-реактивного (типа SRM) и магнито-электрического с явнополюсным статором (типа BLDC) установлено, что при идентичных габаритах статора средний электромагнитный момент у двигателя типа BLDC примерно в 4 раза больше, чем у SRM.

13. В результате вариантного анализа при моделировании двух конструктивных модификаций генераторов для ветроустановок с явнополюсным статором с радиальным и тангенциальным намагничиванием ПМ на роторе установлено, что генератор с радиальным намагничиванием магнитов при идентичных габаритных размерах статора имеет больший электромагнитный момент. Для двух конструктивных модификаций электрогенераторов проведены оптимизационные расчеты при вариации наружного радиуса ротора, толщины полюсных наконечников статора и размеров ПМ и получены оптимальные размеры магнитной системы для заданной мощности электрогенератора.
14. Разработанные в диссертационной работе технические решения реализованы в разработке экспериментального образца электрогенератора для ветроустановки с вертикальной осью вращения. Выполнен расчет характеристик экспериментального образца электрогенератора. Среднее отклонение значений между экспериментальной и расчетной внешним характеристикам не превышает 10%.
15. На основе теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в диссертационной работе, разработан и изготовлен новый привод регулятора напряжения под нагрузкой (РПН) силовых трансформаторов. Вместо асинхронного электродвигателя в приводе РПН применен электродвигатель с постоянными магнитами, вал которого непосредственно (без редуктора) соединен с валом РПН. Реализована возможность дистанционного контроля состояния выполнения переключения РПН по положению, скорости, времени, току, напряжению. По величине тока, потребляемого электродвигателем, можно осуществлять мониторинг состояния переключателя.
16. Достоверность математических моделей ЭМ с ПМ подтверждается результатами экспериментальных исследований на физических моделях. Расхождение результатов теоретических и экспериментальных исследований находятся в пределах, допустимых для инженерных расчетов (не более 10%). Достоверность аналитического метода расчета подтверждается результатами сравнения с аналогичными моделями, рассчитанными в программных комплексах COMSOL и ELCUT. Сравнение результатов расчета, полученных аналитическим методом и в программном комплексе COMSOL 3.4 и
ELCUT 5.6, показало, что среднее отклонение для индукции не превышает 2%, а для усилия или электромагнитного момента – не превышает 3%.

17. Результаты диссертационной работы нашли применение на практике и использованы: при создании электрогенератора для ветроустановки с вертикальной осью вращения; при разработке магнитоэлектрического привода для принципиально нового регулятора напряжения под нагрузкой (РПН) силовых трансформаторов, при создании специального теплогенератора, нагрев жидкости в котором осуществляется за счет превращения механической энергии вращения жидкости в тепловую энергию с помощью регулируемого магнитоэлектрического двигателя. Практические результаты могут быть использованы в энергетических предприятиях Украины, проектными институтами и другими организациями, связанные с управлением электрическими системами с помощью РПН, в коммунальном хозяйстве при применении ветрогенераторов малой мощности и теплогенераторов с регулируемыми магнитоэлектрическими двигателями.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Алексеева М.М. Машинные генераторы повышенной частоты /
М.М. Алексеева.  М.: Энергия, 1967. – 344 с.
2. Альпер Н.Я. Индукторные генераторы / Н.Я. Альпер, А. Терзян.  М.: Энергия, 1970. – 189 с.
3. Антонов А.Е. Двухкоординатные электрические машины для следящих систем / А.Е. Антонов. – К.: ИЭД НАНУ, 2000. – 191 с.
4. Антонов А.Е. Построение оптимальных магнитных систем беспазовых магнитоэлектрических двигателей / А.Е. Антонов, В.Г. Киреев // Техн. електродинаміка. – 2003. – № 4. – С. 38–40.
5. Антонов А.Е. Сравнительный анализ систем возбуждения электро-механических преобразователей / А.Е. Антонов, И.С. Петухов // Техн. електродинаміка. – 2007. – № 6. – С. 44–47.
6. Антонов А. Е. Моделирование многополюсных магнитных систем магнито-электрических двигателей с учетом межполюсных полей рассеяния /
А.Е. Антонов, В.Г. Киреев // Техн. електродинаміка. – 2008.— №4. – С. 47–50.
7. Антонов А. Е. Электрические машины магнитоэлектрического типа /
А.Е. Антонов. – К: ИЭД НАНУ, 2011.– 216 с.
8. Антонов А. Е. Особенности технологии беспазовых магнитоэлектрических машин / А. Е Антонов. – К: ИЭД НАНУ, 2013. – 128 с.
9. Антонов А. Е. Сопоставительный анализ вентильных двигателей с пассивным и активным ротором / А.Е. Антонов, И.Н. Радимов, В.В. Рымша // Праці ІЕД НАНУ.  2011.  2005. – С. 53–56.
10. Афонин А.А. Дисковые электрические машины с вращающимися векторами намагниченности постоянных магнитов / А.А. Афонин // Доп. НАН України. – 2004.  № 2. – С. 94–101.

11. Афонин А. А. Дисковые электродвигатели на основе технологии порошковой металлургии / А.А. Афонин // Техн. електродинаміка. Спец. вип. – 1998. – № 2. – Т. 2. – С. 191–206.
12. Афонин А.А. Магнитогидродинамический привод судовой техники /
А.А. Афонин // Пр. Ін-ту електродинаміки НАН України. Енергоефективність: [зб. наук. праць].  2001.  С. 53–65.
13. Афонин А.А. Магнитные системы электромеханических преобразователей энергии с вариацией векторов намагниченности постоянных магнитов / А.А. Афонин // Техн. електродинаміка. – 2004. – № 1.  С. 47–55.
14. Афонин А.А. Магнитные системы цилиндрических электродвигателей с внешним ротором на основе постоянных магнитов и ферромагнитных полюсов / А.А. Афонин // Праці ІЕД НАНУ.  2005. №1(10) С. 38–45.
15. Афонин А.А. Многослойная структура линейных машин / А.А. Афонин // Пр. Ін-ту електродинаміки НАН України. Енергоефективність: [зб. наук. праць]. – 2000. – С. 158–165.
16. Афонин А.А. Многослойная структура электромеханических преобразователей энергии / А.А. Афонин // Доп. НАН України. – 2001. – № 2. – С. 109–115.
17. Афонин А.А. Многослойные электрические машины / А.А. Афонин // Пр. Ін-ту електродинаміки НАН України. Енергоефективність: [зб. наук. праць]. – 2000. – С. 140–157.
18. Афонин А.А. Новые принципы построения электрических машин / А.А. Афонин // Новини енергетики. – 2000. – № 4. – С. 47–51.
19. Афонин А.А. Новые технологии в электромеханике / А.А. Афонин // Техн. електродинаміка. Темат. вип. «Проблеми сучасної електротехніки». – 2004. 
Ч. 2. – С. 55–60.
20. Афонин А.А. Оптимизация электромеханических преобразователей энергии дискового типа / А.А. Афонин // Доп. НАН України. – 2003. – № 11. – С. 77–84.
21. Афонин А.А. Подходы к проектированию исполнительных устройств мехатроники / А.А. Афонин // Праці ІЕД НАНУ.  2002. – № 2.  С. 52–60.
22. Афонин А.А. Проблемы преобразования конфигурации электромеханических преобразователей энергии / А.А. Афонин // Техн. електродинаміка. – 2001. –
№ 2. – С. 49–53.
23. Афонин А.А. Распределение магнитного поля в электродвигателях с постоян-ными магнитами цилиндрической конфигурации / А.А. Афонин // Техн. електродинаміка.  2005.  № 4.  С. 68–73.
24. Афонин А.А. Способ повышения интенсивности магнитного поля в области энергопреобразования электрических машин / А.А. Афонин // Доп. НАН України.  2005.  № 2.  С. 75–80.
25. Афонин А.А. Способ повышения магнитной индукции в зазоре электромеханических преобразователей энергии с постоянными магнитами / А.А. Афонин // Доп. НАН України.  2007.  № 6.  С. 76–80.
26. Афонин А.А. Способ формирования магнитных систем электромеханических преобразователей энергии линейного и ротационного движения / А.А. Афонин // Праці ІЕД НАНУ  2003. – № 3 (6).  С. 40–48.
27. Афонин А.А. Термоинерционные электромеханические преобразователи с оптимальной пространственной упаковкой активных материалов / А.А. Афонин // Техн. электродинамика. – 1996. – № 4. – С. 28–35.
28. Афонин А.А. Формирование функции распределения магнитного поля в магнитных системах с внутренним ротором / А.А. Афонин // Доп. НАН України.  2005.  № 11.  С. 78–85.
29. Афонин А.А. Электромагнитные нагрузки электрических машин с постоянными магнитами / А.А. Афонин // Техн. електродинаміка.  2005. 
№ 1.  С. 39–46.
30. Афонин А.А. Электромеханические преобразователи энергии с малым зазором / А.А. Афонин // Техн. електродинаміка.  2007.  № 2.  С. 41–47.
31. Афонин А.А. Электропривод с дисковым двигателем с контрроторным движе-нием ротора / А.А. Афонин // Пр. Ін-ту електродинаміки НАН України. Енергоефективність: [зб. наук. праць].  2001. – С. 69–79.
32. Афонин А.А. Физическое моделирование высокомоментного торцевого магнитоэлектрического двигателя с комбинированной активной зоной / А.А. Афонин, П.Н. Белый, В.В. Гребеников В.Г. Счастливый, С.Л. Фурсенко // Нетрадиционные электромеханические преобразователи с компьютерным управлением: межд.науч.техн. конф., тез. докл.  Севастополь.  1992.  С. 45.
33. Афонин А.А. Исследование характеристик магнитной индукции и статического синхронизирующего момента в торцевом магнитоэлектрическом двигателе / А.А. Афонин, П.Н. Белый, В.В. Гребеников, В.Г. Счастливый // Регулируемые асинхронные двигатели – К.: ИЭД НАН Украины.  1992.  С. 165-170.
34. Афонин А.А. Управление многослойным линейным электродвигателем / А.А. Афонин, Р.Р. Билозор, В.В. Гребеников, В.Г. Счастливый // Регулируемые асинхронные двигатели – К: ИЭД НАНУ.  1992.  С. 116–124.
35. Афонин А.А. Дисковый управляемый магнитоэлектрический двигатель в качестве силового элемента колебательного звена гидродинамической системы / А.А. Афонин, П.Н. Белый, В.В. Гребеников, В.Г. Счастливый, С.Л. Фурсенко // Нетрадиционные электромеханические преобразователи с компьютерным управлением: межд. науч.техн. конф., тез. докл.  Севастополь.  1993. 
С. 6-7.
36. Афонин А.А. Моделирование магнитных систем электродвигателей с плоскими постоянными магнитами в роторе цилиндрической конфигурации / А.А. Афонин, М. Вардах // Техн. електродинаміка. – 2005. – № 5. – С. 37–44.
37. Афонин А.А. Тенденции развития дисковых электрических машин /
А.А. Афонин, С. Гетка // Техн. електродинаміка. – 2003.  № 1. – С. 37–44.
38. Афонин А.А. Инновационные технологии электрических машин с постоянными магнитами и двухсторонним возбуждением магнитного поля / А.А. Афонин, В.В. Гребеников // Доп. НАН України. – 2008. – № 6.  С. 87–93.
39. Афонин А.А. Исследование беспазовых электрических машин с постоянными магнитами. / А.А. Афонин, В.В. Гребеников // Доп. НАН України. – 2009. – №5.  С. 99–104.
40. Афонин А.А. Исследования в области развития электромеханических преобразователей энергии линейного и ротационного движения / А.А. Афонин, В.В. Гребеников // Праці ІЕД НАНУ. – 2005. – № 2 (11).  Ч.1. – С. 95–98.
41. Афонин А.А. Линейные двигатели с концентраторами магнитного потока / А.А. Афонин, В.В. Гребеников // Proc. 3-rd Intern. Conf. on Unconventional Electromechanical and Electrical Systems UEES’97.  Alushta, the Crimeа, Ukraine. – 1997.  Vol.2. – P. 189 – 194.
42. Афонин А.А. Новые технологии многослойных электромеханических преобразователей энергии линейного и ротационного движения / А.А. Афонин, В.В. Гребеников // Праці ІЕД НАНУ. – 2004. – №2(8). – С. 117–120.
43. Афонин А.А. Структура электрических машин дискового типа / А.А. Афонин, В.В. Гребеников // Праці ІЕД НАНУ.  2002.  №1.  С. 56–70.
44. Афонин А.А. Сравнительный анализ вибрационных механизмов электромагнитного и магнитоэлектрического типов / А.А. Афонин, В.В. Гребеников // Техн. електродинаміка.  2008.  № 2.  С. 26–31.
45. Афонин А.А. Термоинерционные электромеханические преобразователи с оптимальной пространственной упаковкой активных материалов / А.А. Афонин, В.В. Гребеников // Техн. електродинаміка. – 1996. – № 4. – C. 28–35.
46. Афонин А.А. Электромеханический роторный двигательно-движительный комплекс подводного аппарата / А.А. Афонин, В.В. Гребеников, В.П. Каян // Proc. 2-nd Intern. Conf. on Unconventional Electromechanical and Electrotechnical Systems UEES’96. – Szczecin, Poland.  1996. – Vol. 3. – P. 661–666.

47. Афонин А.А. Электродинамические системы повышенного быстродействия. / А.А. Афонин, В.В. Гребеников // Техн. электродинамика.  1994.  № 5–6. 
С. 23–29.
48. Афонин А.А. Электромеханические преобразователи энергии нового типа / А.А. Афонин, В.В. Гребеников // Праці ІЕД НАНУ.  2007.  № 1 (16). – Ч 1. –
С. 91–96.
49. Афонин А.А. Линейный магнитоэлектрический двигатель с многослойной магнитной системой / А.А. Афонин, В.В. Гребеников, В.Г. Счастливый // Регулируемые асинхронные двигатели: – К: ИЭД НАНУ. – 1992. – С. 159–165.
50. Афонин А.А. Электродинамические системы с концентрацией магнитного поля / А.А. Афонин, В.В. Гребеников, В.Г. Счастливый // Proc. Intern. Conf. On Unconventional Electromechanical and Electrotechnical Systems UEES’95. – Szczecin, Poland. – 1995. – P. 29–34.
51. Афонин А.А. Электропривод гидробионических движителей для подводных роботов / А.А. Афонин, В.В. Гребеников, В.П. Каян, А.П. Щипцов // Proc. 2-nd Intern. Conf. on Unconventional Electromechanical and Electrotechnical Systems UEES’96. – Szczecin, Poland.  1996. – Vol. 3. – P. 667–672.
52. Афонин А.А. Сверхпроводящий магнитогидродинамический движитель с замкнутой магнитной системой возбуждения / А.А. Афонин, В.В. Гребеников, А.В. Новосельцев // Техн. электродинамика. – 1995. – № 2.  С. 25–29.
53. Афонин А.А. Водопогружной управляемый дисковый электродвигатель с магнитоэлектрическим возбуждением / А.А. Афонин, В.В. Гребеников, С.Л. Фурсенко, В.П. Каян // Регулируемые асинхронные двигатели.  К: ИЭД НАНУ. – 1997. – С. 62 – 73.
54. Афонин А.А. Исследование статических моментных характеристик водопогружных управляемого дискового электродвигателя с магнито-электрическим возбуждением / А.А. Афонин, В.В. Гребеников, С.Л. Фурсенко // Регулируемые асинхронные двигатели.  К: ИЭД НАНУ. – 1997. – С. 74 – 81.
55. Афонин А.А. Электромагнитные и геометрические соотношения в дисковых магнитоэлектрических двигателях / А.А. Афонин, В.В. Гребеников, С.Л. Фурсенко // Регулируемые асинхронные двигатели.  К: ИЭД НАНУ. – 1998. – С. 247 – 259.
56. Афонин А.А. Принципы построения линейных двигателей с подвижным магнитным блоком на основе высокоэнергетических постоянных магнитов / А.А. Афонин, В.В. Гребеников, С.Л. Фурсенко // Регулируемые асинхронные двигатели.  К: ИЭД НАНУ. – 1998. – С. 132 – 145.
57. Афонин А. А. Синхронные дисковые электродвигатели с постоянными магнитами / А.А. Афонин, В. Крамаж, П. Цежневский // Техн. електродинаміка. – 2000. – № 5. – С. 4044.
58. Афонин А.А. Дисковые двигатели с постоянными магнитами / А.А. Афонин, В.В. Гребеников, П. Цежневский // Техн. электродинамика. – 1997.  № 4. –
С. 36 – 43.
59. Афонин А.А. Линейные электродвигатели с подвижным магнитным блоком и плоскими обмотками / А.А. Афонин, В.В. Гребеников, П. Цежневский // Сб. науч. трудов. Регулируемые асинхронные двигатели  К: ИЭД НАНУ – 1998. – С. 146 – 155.
60. Афонин А.А. Особенности топологии магнитоэлектрических дисковых электродвигателей / А.А. Афонин, В.В. Гребеников, П. Цежневский // Техн. електродинаміка. – 1999. – № 1. – С. 50–58.
61. Афонин А.А. Электромеханические системы линейного движителя с распределенным коммутатором / А.А. Афонин, В.В. Гребеников, П. Цежневский // Техн. электродинамика. – 1997. – № 5. – С. 35 –47.
62. Афонин А.А. Электропривод на основе торцевого электродвигателя с постоянными магнитами / А.А. Афонин, В. Кисленко, В.В. Гребеников // Техн. электродинамика.  1995. – № 3. – С. 25–29.
63. Афонин А.А. Анализ электромагнитных моментов дисковых электро-двигателей контрроторного движения / А.А. Афонин, П. Цежневски, П. Паплицки // Техн. електродинаміка. Темат. вип. «Проблеми сучасної електротехніки». – 2004. – Ч. 2. – С. 61–64.
64. Афонин А.А. Моделирование в трёхмерном пространстве магнитных полей линейных электродвигателей с подвижным магнитным блоком / А.А. Афонин, П. Цежневски, П. Паплицки // Техн. електродинаміка. – 2003. – № 5. – С. 34–38.
65. Афонин А.А. Моделирование магнитных полей и сил в двухслойном линейном электродвигателе / А.А. Афонин, П. Цежневски, П. Паплицки // Техн. електродинаміка. Темат. вип. «Силова електроніка та енергоефективність». – 2003. – Ч. 3. – С. 80–85.
66. Афонин А.А. Электродвигатели ротационного движения предельного быстродействия / А.А. Афонин, П. Цежневски, П. Паплицки // Техн. електродинаміка. Темат. вип. «Проблеми сучасної електротехніки». – 2004. –
Ч. 3. – С. 48–51.
67. Афонин А.А. Электропривод линейного движения с распределённым инвертором / А.А. Афонин, П. Цежневски, П. Паплицки // Техн. електродинаміка. Темат. вип. «Силова електроніка та енергоефективність». – 2003. – Ч. 3. – С. 98–103.
68. Афонин А.А. Дисковые электрические машины с постоянными магнитами для непосредственного электропривода / А.А. Афонин, П. Шымчак // Техн. електродинаміка. Темат. вип. «Силова електроніка та енергоефективність». – 2003. – Ч. 3. – С. 86–91.
69. Афонин А.А. Дисковые электродвигатели с постоянными магнитами / А.А. Афонин, П. Шымчак // Регулируемые асинхронные двигатели  К: ИЭД НАНУ. – 1994. – С. 112–121.
70. Афонин А.А. Электромеханические преобразователи энергии дискового типа / А.А. Афонин, П. Шымчак // Техн. електродинаміка. – 2006. – № 6. – С. 41–47.
71. Балагуров В.А. Электрические машины с постоянными магнитами /
В.А. Балагуров, Ф.Ф. Галтеев, А.Н. Ларионов.  М.: Л. Издательство Энергия, 1964. – 480 с.
72. Балагуров В. А. Электрические генераторы с постоянными магнитами /
В.А. Балагуров, Ф.Ф. Галтеев. М.: Энергоатомиздат, 1988.  279 с.
73. Бланк A.B. Аналитический расчет коэффициента рассеяния электрической машины с постоянными магнитами / А.В. Бланк // Сборник научных трудов НГТУ. – 2004. –№ 1(35). – С. 7378.
74. Бондар Р.П. Електромеханічні характеристики коаксільно-лінійного синхроного вібратора установки для безтраншейної проходки горизонтальних свердловин / Р.П. Бондар // Техн. електродинаміка. – 2008. – №2. – С. 31–35.
75. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины / Д.А. Бут. – М.: Высш. шк.  1990. – 416 с.
76. Бут Д.А. Электрические машины без стального магнитопровода / Д.А. Бут, С.В. Голубев // Электричество. – 2002. – №5. – С. 4152.
77. Гринченко В.Т. Исследование и оптимизация рабочих характеристик ветроротора с вертикальной осью вращения с механизмом управления лопастями / В.Т. Гринченко, В.П. Каян, В.А. Кочин // Доп. НАН Украини.  2008.  № 12.  С. 6268.
78. Васьковский Ю.М. Математичне моделювання електромеханічних перетворювачів енергії / Ю.М. Васьковский.  К.: НТУУ “КПІ”, 2003. – 161 с.
79. Вентильные электродвигатели малой мощности для промышленных роботов / [В.Д. Косулин, Г.Б. Михайлов, В.В. Омельченко, В.В. Путников]. – Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. Отд-ние., 1988. – 184 с.
80. Вольдек А.И. Электрические машины / А.И. Вольдек. – Л.: Энергия, 1978. –
832 с.
81. Вольдек А.И. Исследование магнитного поля в воздушном зазоре явнополюсных синхронных машин методом гармонических проводимостей / А.И. Вольдек // Электричество.  1966.  №7.  С. 4652.
82. Высокоскоростной магнитный транспорт с электродинамической левитацией / Под общ. ред. В.А. Дзензерского и В.И. Омельяненко. – К.: Наукова думка.  2001. – 480 с.
83. Генкин М.Д. Методы управляемой виброзащиты машин / М.Д. Генкин, В.Г. Елезов, В.В. Яблонский. – М.: Наука, 1985. – 240 с.
84. Гребеников В.В. Исследование магнитных полей в электрических машинах с различной ориентацией векторов намагниченности постоянных магнитов /
В.В. Гребеников // Техн. електродинаміка. Темат. вип. «Проблеми сучасної електротехніки». – 2004. – Ч. 5. – С. 4750.
85. Гребеников В.В. Магнитные системы управляемых электрических машин с вариацией векторов намагниченности постоянных магнитов. / В.В. Гребеников // Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах: межд. науч.техн. конф., тез. докл.  Севастополь. – 2004.  C. 4344.
86. Гребеников В. В. Магнитные системы управляемых электрических машин с постоянными магнитами / В.В. Гребеников // Техн. електродинаміка. Темат. вип. «Проблеми сучасної електротехніки». – 2006. – Ч. 2. – С. 5760.
87. Гребеников В. В. Метод управления векторами магнитного поля в электрических машинах дискового типа / В.В. Гребеников // Техн. електродинаміка. Темат. вип. «Силова електроніка та енергоефективність».  2003. – Ч. 3. – С. 9297.
88. Гребеников В.В. Моделирование магнитных полей в электромеханических преобразователях с постоянными магнитами / В.В. Гребеников // Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах: межд. науч.техн. конф., тез. докл.  Севастополь. – 2005.  С. 2829.
89. Гребеников В.В. Моделирование магнитных полей и сил в электромеханических преобразователях с концентраторами магнитного поля / В.В. Гребеников // Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах: межд. науч.техн. конф., тез. докл.  Севастополь.  2007. – С. 47–48.
90. Гребеников В.В. Новые технологии дисковых двигателей с постоянными магнитами / В.В. Гребеников // Техн. електродинаміка.  2003.  №5. – С. 3943.
91. Гребеников В. В. Сравнительный анализ вентильных двигателей индукторно-реактивного типа и с постоянными магнитами на роторе / В.В. Гребеников // Праці ІЕД НАНУ.  2011.  Вип. 28. – С. 70–76.
92. Гребеников В. В. Сравнительный анализ конструктивных модификаций электрогенератора малой мощности с постоянными магнитами и явнополюсным статором / В.В. Гребеников // Техн. електродинаміка.  2013.  № 2.  С. 6468.
93. Гребеников В.В. Электропривод с дисковым двигателем с контрроторным движением ротора / В.В. Гребеников // Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах: межд. науч.техн. конф., тез. докл.  Севастополь. – 2003.  С. 5557.
94. Гребеников В. В. Электрогенераторы с постоянными магнитами для ветроустановок и микроГЭС / В.В. Гребеников // Гідроенергетика України.  2011.  № 1.  С. 4348.
95. Гребеников В.В. Электромеханические преобразователи энергии нового типа / В.В. Гребеников, А.А. Афонин // Праці ІЕД НАНУ.  2007.  № 1. (16). – Ч. 1. – С. 91–96.
96. Гребеников В.В. Аналитический метод расчета магнитного поля и моментов электродвигателя с постоянными магнитами дискового типа / В.В. Гребеников, Р.Р. Гамалея // Техн. електродинаміка.  2012. – № 3. – С. 93–94.

97. Гребеников В. В. Моделирование магнитного поля стартер-генератора дискового типа с постоянными магнитами при различных конфигурациях магнитной системы / В.В. Гребеников, Р.Р. Гамалея // Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электро-энергетических системах: межд. науч.техн. конф., тез. докл.  Севастополь.  2012. – С. 4446.
98. Гребеников В.В. Моделирование магнитостатического поля и переходных процессов электрогенератора дискового типа с постоянными магнитами / В.В. Гребеников, Р.Р. Гамалея // Праці ІЕД НАНУ.  2012. – Вип. 33. – С. 30–38.
99. Гребеников В.В. Аналитическое моделирование магнитных полей электродвигателей с постоянными магнитами дискового типа / В.В. Гребеников, Р.В. Гамалея, Р.Р. Гамалея // Праці ІЕД НАНУ.  2010. – Вип. 30. – С. 79–86.
100. Гребеников В.В. Перспективы применения электрогенераторов с постоянными магнитами для ветроустановок / В.В. Гребеников, Р.Р. Гамалея, М.В. Прыймак // Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах: межд. науч.техн. конф., тез. докл.  Севастополь.  2012. – С. 176177.
101. Гребеников В.В. Сравнительный анализ дисковых электрогенераторов для малой энергетики на основе ферритовых и ниодимовых магнитов /
В.В. Гребеников, Р.Р. Гамалея, М.В. Прыймак, П. Шымчак // Гідроенергетика України.  2012. – №4. – С. 16–21.
102. Гребеников В.В. Цилиндрическая магнитоэлектрическая машина возвратно поступательного движения / В.В. Гребеников, В.В. Козырский, А.В. Петренко // Техн. електродинаміка. – 2009. – № 2. – С. 53–57.
103. Гребеников В.В. Влияние конфигурации магнитной системы на моментные характеристики электродвигателей с постоянными магнитами / В.В. Гребеников, М.В. Прыймак // Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах: межд. науч.техн. конф., тез. докл.  Севастополь. – 2009. – С. 43.
104. Гребеников В.В. Исследование влияния конфигурации магнитной системы на моментные характеристики электродвигателей с постоянными магнитами / В.В. Гребеников, М.В. Прыймак // Электротехника и электроэнергетика. – 2009. – №2.  С. 57– 60.
105. Гребеников В.В. Моделирование магнитных полей в электромеханических преобразователях энергии с постоянными магнитами / В.В. Гребеников, М.В. Прыймак // Вісник КДПУ ім. Михайла Остроградського. – 2009. – №3 (56). –
Ч 2. – С. 70–73.
106. Гребеников В. В. Моделирование переходных процессов в вентильных двигателях с постоянными магнитами / В.В. Гребеников, М.В. // Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах: межд. науч.техн. конф., тез. докл.  Севастополь. – 2010. – С. 1819.
107. Гребеников В.В. Моделирование магнитных систем электромеханических преобразователей энергии с постоянными магнитами / В.В. Гребеников, М.В. Прыймак // Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах: межд. науч.техн. конф., тез. докл.  Севастополь. – 2009. – С. 41–42.
108. Гребеников В.В. Перспективы применения электромеханических преобразователей с постоянными магнитами / В.В. Гребеников, М.В. Прыймак // Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах: межд. науч.техн. конф., тез. докл.  Севастополь. – 2010. – С. 45.
109. Гребеников В. В. Расчет статических и динамических характеристик электрических машин с постоянными магнитами / В.В. Гребеников, М.В. Прыймак // Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах: межд. науч.техн. конф., тез. докл.  Севастополь. – 2012. – С. 4647.
110. Гребеников В.В. Расчет магнитного поля и момента магнитоэлектрической машины с явно выраженными полюсами на статоре / В.В. Гребеников,
М.В. Прыймак // Техн. електродинаміка. – 2012. – № 2. – С. 83–84.
111. Гребеников В.В. Способы уменьшения пульсаций электромагнитного момента в электрических машинах с постоянными магнитами и зубцово-пазовым статором / В.В. гребеников, М.В. Прыймак // Праці ІЕД НАНУ. – 2010. – Вип. 27. – С. 52–58.
112. Гребеников В.В. Анализ характеристик вентильних электродвигателей с зубцово-пазовой и явнополюсной конфигурацией статора / В.В. Гребеников,
М.В. Прыймак, Е.И. Зарицкая // Вісн. СевНТУ: Зб. наук. пр. Вип. 132/2012. Серія: Механіка, енергетика, екологія. – 2012. – С. 196–203.
113. Гребеников В. Вентильные электродвигатели с постоянными магнитами / В.В. Гребеников, В.Г. Счастливый // Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах: межд. науч.техн. конф., тез. докл.  Севастополь. – 2005.  С. 30.
114. Гребеников В. Исследования поля в дисковых электрических машинах на базе технологии SEMA / В. Гребеников, В. Счастливый // Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах: межд. науч.техн. конф., тез. докл.  Севастополь. – 2003.  С. 5760.
115. Гребеников В.В. Исследование электрогенератора с постоянными магнитами для малой ветро- и гидроэнергетики / В.В. Гребеников, П. Шымчак // Гідроенергетика України. – 2012. – №3.  С. 4045.
116. Гребеников В.В. Модификация магнитной системы электродвигателя ДВ – 3000 с постоянными магнитами / В.В. Гребеников, М.В. Прыймак,
Ю.В. Шарабан // Техн. електродинаміка.  2011. – № 2. – С. 30–35.
117. Гребеников В.В. Моделирование магнитных систем вентильных электородвигателей с постоянными магнитами / В.В. Гребеников,
В.Г. Счастливый // Проблемы повышения эффективности электромеханических преобразователей в электроэнергетических системах межд. науч.техн. конф., тез. докл.  Севастополь.  2005. – С. 46.
118. Гулый М.В. Тормозной режим вентильно-реактивного двигателя / М.В. Гулый, И.Н. Радимов, В.В. Рымша, З.П. Процына // Электромашиностроение и электрооборудование. – 2009. – Вып. 73. – С. 5962
119. Гулый М. В. Модернизация вентильно-реактивного электропривода антенны радиолокационной станции / М. В. Гулый // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». Темат. вип. «Проблеми удосконалення електричних машин і апаратів. Теорія і практика».  2006.  № 35.  С. 4754
120. Домрачев В.Г. Цифроаналоговые системы позиционирования (Электромеханотронные преобразователи) / В.Г. Домрачеев, Ю.С. Смирнов. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 240 с.
121. Иванов-Смоленский A.B. Универсальный численный метод моделирования электромеханических преобразователей и систем / А.В. Иванов-Смоленский, В.А. Кузнецов // Электричество.  2000.  №7.  С. 2433.
122. Иванов-Смоленский A.B. Аналитический метод расчета магнитного поля в воздушном зазоре электрических машин с односторонней зубчатостью /
А.В. Иванов - Смоленский, М.С. Мнакацанян // Электричество.  1972.  №3. 
С. 5760.
123. Ивлев А.Д. К расчету магнитной системы с постоянными магнитами линейного двигателя постоянного тока индукторного типа / А.Д. Ивлев,
И.В. Меркулов, С.Б. Осадчий // Электромашиностроение и электрооборудование. – 1990. – Вып. 44.  С. 103106.
124. Инкин А.И. Аналитическое решение уравнений магнитного поля в дискретных структурах явнополюсных электрических машин / А.И. Инкин // Электричество. 1979.  №8.  С. 1821.

125. Инкин А.И. Аналитический расчет поля возбуждения синхронной машины с постоянными магнитами на роторе / А.И. Инкин, А.В. Бланк // Электричество.  2004.  №8.  С. 4446.
126. Инкин А.И. Формирование дифференциального уравнения для скалярного магнитного потенциала в клиновидных образцах постоянных магнитов с радиальной и тангенциальной намагниченностью в системах возбуждения электрических машин / А.И.