Obliczenia elektromagnetyczne przetwornika o ruchu złożonym opartego na wspólnym obwodzie magnetycznym

This document contains results of research on complex motion common magnetic circuit electromagnetic converter characteristic that allows making independent axial and rotary shaft motion. The converter in addition to linear-rotary mechanism consists of two drive rotors and one common magnetic circuit excitator. Such a solution allows to reduce volume of the machine and makes it easier to use. The paper cites design intent and possible structure of the device. Phenomenon of common magnetic circuit adverse effect on correct operation of device is discussed. The concept of using relative error as a way to evaluate the influence of that phenomenon in the torques is discussed. Waveforms of determined relative errors for all possible cases is presented. Furthermore the concept of average relative error is defined and its use as a quantitative method of assessing the degree of common circuit impact is indicated. Definition of relative error ripple factor is given, and its usage is shown. Winding inductance calculation based on free FEM application is shown and its influence on control strategy and power system.

W pracy przedstawiono wyniki postępu prac nad elektromechanicznym przetwornikiem położenia o wspólnym obwodzie magnetycznym, znamiennym tym, że umożliwia wykonywanie niezależnego ruchu liniowo obrotowego wałka wykonawczego. Przekładnik oprócz mechanizmu liniowo- obrotowego składa się z dwóch wirników napędzających wspomniany mechanizm oraz wspólnego wzbudnika stanowiącego wspólny obwód magnetyczny. Zastosowanie takiego rozwiązania, umożliwia zmniejszenie objętości maszyny, czyniąc ją łatwiejszą w zastosowaniu. W pracy przywołano założenia konstrukcyjne i możliwe struktury wykonania urządzenia. Omówiono zjawisko niekorzystnego wpływu wspólnego obwodu magnetycznego na poprawną pracę przetwornika. Wskazano wykorzystanie pojęcia błędu względnego jako sposobu oceny stopnia oddziaływania wymienionego zjawiska na moment obrotowy wirników. Zaprezentowano przestrzenne przebiegi wyznaczonych błędów względnych, dla wszystkich możliwych przypadków. Zdefiniowano ponadto pojęcie średniego błędu względnego i wskazano jego zastosowanie jako ilościowego sposobu oceny stopnia oddziaływania wspólnego obwodu. Zdefiniowano pojęcie współczynnika tętnienia błędu momentu i wskazano jego zastosowanie. Omówiono wyznaczenie indukcyjności uzwojeń w darmowym programie do obliczeń polowych i jej wpływu na projektowanie układu zasilania sterownika oraz strategii sterowania.