Рекомендуем
Каталог
Форма входа





НИОКР - привод ручного профессионального электроинструмента на базе вентильного двигателя

НИОКР - привод ручного профессионального электроинструмента на базе вентильного двигателя

(при финансовой поддержке "Фонда содействия развитию малого предпринимательства в научно-технической сфере")

 

 

 

 

 

Ручной электроинструмент находит широкое применение в повседневной промышленной и бытовой практике строительства, производства и ремонта. Ассортимент электроинструмента огромен и включает в себя углошлифовальные машины, дрели, пилы, рубанки, косилки и т.п. При использовании такого инструмента в быту требования к его исполнению достаточно просты: минимальный вес, эргономичность, электробезопасность и низкая стоимость. Такой набор требований предопределяет использование в качестве ведущего коллекторного электродвигателя переменного тока с плавным (в относительно небольших пределах) или дискретным регулированием скорости. Наличие щеточно-коллекторного узла резко ограничивает срок службы электроинструмента (при интенсивном использовании – менее 1 года) и приводит к необходимости регламентного обслуживания. (Вообще срок службы щеточно-коллекторного узла высокоскоростных двигателей ограничивается несколькими сотнями часов). Есть также и другие недостатки традиционной конструкции двигателей, такие как большая масса, сложность технологии изготовления и др. Альтернативным вариантом двигателя для электроинструмента является вентильный двигатель с возбуждением от постоянного магнита.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Преимуществами такого двигателя являются: - высокие удельные показатели (минимум массы на единицу мощности) - высокая технологичность изготовления (минимум специальной оснастки) - высокий срок службы (ограничен только сроком службы подшипников) - высокая регулировочная способность (из-за простоты технической реализации) - возможность достижения высокого КПД (более 90% за счет расположения обмотки на статоре) - повышение срока службы подшипников (из-за снижения нагрева подшипников за счет исключения передачи тепла с ротора на корпус двигателя через элементы подшипника) - возможность получения высокой перегрузочной способности (из-за отсутствия ограничений, накладываемых щеточно-коллекторным узлом) Долгие годы серьезным препятствием на пути внедрения вентильных двигателей в бытовое электрооборудование служила необходимость использования полупроводникового преобразователя напряжения, который совместно с системой позиционной обратной связи выполняет роль щеточно-коллекторного узла. Однако в настоящее время в связи с бурным развитием технологии производства микропроцессорных контроллеров управления, драйверов и больших интегральных схем эта проблема не представляет сколько-нибудь серьезных трудностей на пути внедрения вентильных двигателей в приводы и агрегаты широкого применения. Следует отметить, что к настоящему времени весь отечественный и импортный электроинструмент выпускается на базе коллекторных двигателей, что определяется скорее устоявшейся традицией – дальнейшее совершенствование электроинструмента лежит только на пути использования вентильных машин. Таким образом переход в электроинструменте от коллекторных двигателей к вентильных обеспечит: - снижение массы электроинструмента - снижение уровня перегрева двигателя и корпуса - расширение диапазона плавного регулирования частоты вращения - использование длительного режима работы под нагрузкой - исключение профилактических осмотров и регламентов - повышение срока службы (до 3-х лет) Целью НИОКР является разработка универсального вентильного двигателя базовой конструкции и выпуска на его основе принципиально нового класса ручного профессионального электроинструмента. Для этого необходимо: - разработать конструкцию двигателя с максимально возможной степенью заимствования узлов и деталей серийно выпускаемой продукции - разработать новые конструктивные решения традиционных узлов (статора и ротора), обеспечивающие резкое снижение трудоемкости при производстве - провести проектирование с учетом последних достижений в области производства постоянных магнитов, обеспечивающих необходимое качество продукции при существенно более низких ценах - решить задачу получения высокой перегрузочной способности при питании двигателя от однофазной сети переменного тока без использования классических (но достаточно дорогих) схем двойного преобразования напряжения и/или мощных низкочастотных фильтров. Задача создания универсального вентильного двигателя базовой конструкции для принципиально нового класса ручного электроинструмента лежит в области мехатронных технологий и требует комплексного решения вопросов оптимизации параметров электромеханического преобразователя, полупроводниковой системы управления высокого качества. В качестве первого шаго планируется разработать профессиональную углошлифовальную машину с вентильным двигателем нового типа. Разработка оригинального конструктивного исполнения двигателя интегральной конструкции в сочетании с созданием системы управления, не требующей двойного преобразования энергии, при наличии таких разноплановых ограничений как высокий уровень эффективности преобразования энергии (КПД), минимум массы и низкая стоимость возможно лишь на путях решения задач многокритериальой оптимизации, разработки рекомендаций по конструированию и проведения комплексных испытаний образцов вентильных двигателей в составе ручного электроинструмента. Разработка будет выполняться коллективом авторов на базе кафедры «Электроэнергетические, электромеханические и биотехнические системы» Московского авиационного института. Кафедра является признанной научной школой, осуществившей многочисленные фундаментальные и прикладные исследования в области электромеханики. Сотрудники кафедры разработали и внедрили уникальные методики проектирования и расчета специальных электрических машин на базе которых выполнен целый ряд электромеханических преобразователей, установленных на подвижных (и прежде всего летательных) объектах. Коллектив авторов проекта в результате многолетних исследований в области создания вентильных двигателей внедрил в серийное производство ряд систем электропривода специального назначения.

Назад к списку