![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Разрабатываемые вентильные электрические машины мощностью от 1-15 кВт с электронным управлением, обладающие высокой эффективностью в широком диапазоне регулирования мощности и числа оборотов, низким уровнем акустических шумов, могут быть применены в энергосберегающих адаптивных системах вентиляции зданий и сооружений, а также в различных областях промышленности, таких как транспорт (двигатели-генераторы гибридных автомобилей), станкостроение, генерация электроэнергии (автономные системы электроснабжения), бытовая техника, электроинструмент и т.д. В состав разрабатываемой продукции входят: 1) опытные образцы вентильных электрических машин (далее – ВЭМ) в составе вентильных электродвигателей (ВЭД) и вентильных электродвигателей-генераторов (ВЭГ) на базе монолитных магнитных систем из неоднородно намагниченных редкоземельных магнитопластов в диапазоне мощностей от 1 кВт до 15 кВт, в том числе для интеллектуальных систем вентиляции.; 2) каждая разрабатываемая электрическая машина должна содержать электронный блок управления (далее – ЭБУ) соответствующей мощности, обеспечивающий ее функционирование и регулирование мощности; 3) опытные образцы монолитных магнитных систем (далее – ММС) трех типов на базе неоднородно намагниченных редкоземельных магнитопластов для электрических машин мощностью 1 - 15 кВт; 4) технологические операции производства монолитных магнитных систем из неоднородно намагниченных редкоземельных магнитопластов диаметром до 240 мм.
При выполнении проекта были получены следующие результаты. 1) Разработаны эскизные проекты вентильных электрических машин (ВЭМ) мощностью от 1 до 6 кВт , а именно 1,5; 1,8; 2,5 и 6,0 кВт, ВЭМ мощностью от 6 до 15 кВт, а именно 7,0 и 15 кВт, и вентиляционной системы на основе разработанных ВЭД. 2) Сконструированы, изготовлены и испытаны 4 макета вентильных электрических двигателей нового поколения мощностью от 1 до 15 кВт с коэффициентом полезного действия 90 и 96%, соответственно, что превышает значения КПД, заявленные в Техническом задании. 3) Проведенные патентные исследования показали, что у ведущих индустриальных стран Европы, а также США, Японии и Китая присутствует серьезный интерес к завоеванию рынка продукции, связанного с разработкой и выпуском ВЭМ на базе монолитных маг-нитных систем. Иностранные заявители не заинтересованы в освоении российского рынка вентильных электрических машин. Ведущие разработчики патентуют свои новые технические решения в передовых странах Запада. 4) Были сконструированы и изготовлены роторы и статоры ВЭМ, обеспечивающие запла-нированную мощность разрабатываемых ВЭМ. 5) Для выбранных макетов ВЭМ были разработаны макеты блоков управления ЭБУ-1,5; ЭБУ-6,0; ЭБУ-15 и ЭБУ-17,позволяющие изменять управлять работой ВЭД различной мощности и обеспечивающие регулировку рабочих параметров в диапазоне скоростей вращения вала 20÷100% от номинальной скорости. 6) Была разработана РКД на 4 типа опытных образцов ВЭМ мощностью 1,5; 4,0; 7,0 и 15,0 кВт, макеты которых были изготовлены и испытаны на первых двух этапах., что практи-чески перекрывало весь заявленный в ТЗ диапазон мощностей. Была также разработана РКД на опытные образцы наиболее востребованной вентиляционной системы ВКП100-50ЕС, основными элементами которых являются данные ВЭМ. 7) Разработаны и изготовлены опытные образцы электронных блоков управления (ЭБУ) вентильными электродвигателями в следующих диапазонах мощностей: 1-1.5кВт - (БУ-ВЭМ-1.5), 1.5-6 кВт - (БУ-ВЭМ-6.0) и 6-15кВт (ЭБУ-17). 8) По подготовленной РКД были изготовлены опытные образцы ВЭМ мощностью 1-6 кВт (ДБУ-М1.5 и ДБУ-М4.0) и 6-15 кВт (ДБУ-М7.0 и ДБУ-М15.0). 9) Для проведения предварительных испытаний ВЭМ большой мощности (до 15 кВт) бы-ли разработаны и изготовлены 2 специальных стенда, которые позволили определить ос-новные рабочие характеристики ВЭМ, в том числе мощность, КПД, номинальное число оборотов, механический момент. 10) Были изготовлены опытные образцы вентиляционной установки ВКП100-50ЕС, в ко-торой, в качестве основных силовых элементов, используется ВЭМ, разработанные в проекте. 11) По разработанным и утвержденным программам ПМ01 01, ПМ01 02 и ПМ01 03 про-ведены предварительные испытания 3-х типов опытных образцов ВЭМ (ДБУ-М1.5, ДБУ-М7,0 и ДБУ-М15.0). Результаты испытаний показали, что по всем рабочим параметрам (основные из которых номинальная мощность, КПД, число оборотов, механический мо-мент) две испытанные ВЭМ соответствовали ТЗ. 12) Опытный образец ДБУ-М7,0 показал на испытаниях величины некоторых параметров меньше номинальных. Анализ причин показал, что монолитная магнитная система не создает необходимой магнитной индукции в рабочем зазоре. Были проведены работы по поиску оптимального порошка неодим-железо-бор, изготовлено несколько магнитных систем, из которых были сделаны роторы ВЭМ. Была изменена РКД на статоры этого типа ВЭМ и изготовлены новые доработанные опытные образцы ДБУ-7.0, рабочие характеристики которого соответствовали ТЗ. По результатам предварительных испытаний, с учётом внесенных поправок в РКД опытного образца ДБУ-М7.0, всему комплекту РКД присвоена литера «О». 13) По разработанным и утвержденным программам ПМ02 01, ПМ02 02 и ПМ02 03 про-ведены приемочные испытания 3-х типов опытных образцов ВЭМ (ДБУ-М1.5, ДБУ-М7,0 и ДБУ-М15.0) по результатам которых их РКД присвоена литера «О1». По результатам работ подана (и принята) заявка на полезную модель «Бесколлек-торного электрического двигателя с внешней конусной многополюсной магнитной системой» (№2013123636 от 23.05.2013)
ООО "Валтар" | Соисполнитель |
ЗАО "ВЗЛ" | Соисполнитель |
ООО "Валтар Магнит" | Соисполнитель |
ООО «МЭД» | Соисполнитель |
ООО "Феррум" | Соисполнитель |
ФЦП: Федеральная целевая программа, «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы» |
# | Сроки | Название |
1 | 22 мая 2012 г.-25 сентября 2012 г. | Разработка эскизного проекта электрических машин мощностью от 1 до 6 кВт (включительно) |
Результаты этапа: Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011; на их основании подготовлен «Отчёт о патентных исследованиях» Усовершенствованы методы расчета и моделирования вентильных электрических машин (ВЭМ) с неоднородно намагниченными магнитными системами. Разработан эскизный проект 2-х вентильных электрических машин мощностью от 1 до 6 кВт (ДБУ-М2,5 и ДБУ-М6,0). Разработаны и изготовлены макеты блоков управления ВЭМ мощностью 2,5 и 6 кВт; исследованы их основные характеристики и разработаны элементы их программного обеспечения. Изготовлены макеты отдельных узлов ВЭМ, в том числе макеты статоров и роторов для ВЭМ мощностью от 1 до 6 кВт; макеты магнитных систем, для которых разработаны технологические операции их компактирования и намагничивания. Изготовлены и испытаны 5 макетов ВЭМ мощностью от 1 до 6 кВт в сборе с целью проверки принципов работы ВЭМ. Теоретически и экспериментально определены технические характеристики вентильных электродвигателей (ВЭД) мощностью до 6 кВт, обеспечивающих наиболее эффективную работу управляемых вентиляторов, предназначенных для использования в интеллектуальных вентиляционных системах. Разработана и изготовлена оснастка для конструктивных узлов из магнитомягких материалов для ВЭМ мощностью от 1 до 6 кВт. | ||
2 | 26 сентября 2012 г.-21 декабря 2012 г. | Разработка эскизного проекта электрических машин мощностью от 6 до 15 кВт |
Результаты этапа: разработан эскизный проект ВЭМ мощностью от 6 до 15 кВт для вентиляционной системы на основе разработанных ВЭД; разработаны и изготовлены макеты блоков управления ВЭМ мощностью от 6 до 15 кВт (ЭБУ-15 и ЭБУ-17), разработаны элементы программного обеспечения блоков управления ВЭМ, исследованы основные характеристики изготовленных макетов; изготовлены макеты отдельных узлов, в том числе макеты магнитных систем с увеличенным рабочим объемом, статоров и роторов для ВЭМ мощностью от 6 до 15 кВт; изготовлены и испытаны макеты ВЭМ мощностью от 6 до 15 кВт в сборе. Теоретически и экспериментально определены технические характеристики макетов ВЭМ ДБУ-М7.0 и ДБУ-М15.0, обеспечивающие наиболее эффективную работу управляемых вентиляторов, предназначенных для использования в интеллектуальных вентиляционных системах повышенной мощности. Постоянные потери в макетах ВЭМ не превысили значения 280 Вт и 380 Вт, соответственно, при оборотах холостого хода – 1 400 об/мин, а максимальные значения КПД составили 93% и 97% при значениях токового момента более 45 Н*м и 70 Н*м, соответственно. Разработана и изготовлена оснастка для макетов конструктивных крупноразмерных узлов ВЭМ мощностью 6-15 кВт из магнитомягких материалов, включая совершенствование имеющегося технологического оборудования. Разработана, изготовлена и/или закуплена производственная оснастка, оборудование и необходимые материалы для реализации технологических операций изготовления магнитных систем ВЭМ мощностью от 6 до 15 кВт. | ||
3 | 1 января 2013 г.-15 мая 2013 г. | Разработка рабочей конструкторской документации (РКД) и изготовление опытных образцов ВЭМ мощностью 1-15 кВт. |
Результаты этапа: Проведено математическое моделирование ВЭМ, которое опиралось на экспериментальные данные, полученные при испытании макетов. Оно позволило определить конфигурацию магнитного поля поперечного сечения магнитной системы методом конечно-элементного анализа, параметры обмотки статора и построить рабочие характеристики ВЭМ. Так же был проведён расчёт надёжности ВЭМ путём определения вероятности её безотказной работы (ВБР). Разработана РКД на 4 опытных образца ВЭМ мощностью 1,5; 4,0; 7,0 и 15,0 кВт, которые практически перекрывали весь заявленный в ТЗ диапазон мощностей, а также на опытные образцы наиболее востребованной вентиляционной системы ВКП100-50ЕС, основным элементом которой являются данные ВЭМ. Для управления рабочими режимами ВЭМ разработаны и изготовлены опытные образцы электронных блоков управления (ЭБУ) вентильными электродвигателями в следующих диапазонах мощностей: 1-1.5кВт - (БУ-ВЭМ-1.5), 1.5-6 кВт - (БУ-ВЭМ-6.0) и 6-15кВт (ЭБУ-17), которые позволяли обеспечить высокие выходные характеристики ВЭМ во всем рабочем интервале. Изготовлены опытные образцы ВЭМ мощностью 1-6 кВт (ДБУ-М1.5 и ДБУ-М4.0) и 6-15 кВт (ДБУ-М7.0 и ДБУ-М15.0). Разработаны процессы изготовления и изготовлены опытные образцы составных частей ВЭМ, а именно статоров, многополюсных редкоземельных магнитных систем с неколлинеарным намагничиванием полюсов, роторов, корпусов и подшипниковых узлов. | ||
4 | 16 мая 2013 г.-16 июля 2013 г. | Проведение испытаний опытных образцов ВЭМ |
Результаты этапа: Разработаны и утверждены программы и методики (ПМ) предварительных испытаний (ПИ) опытных образцов ВЭМ и электронных блоков управления (ЭБУ), в их составе - ПМ01 01, ПМ01 02 и ПМ01 03. В соответствии с этими ПМ проведены предварительные испытания трех типов опытных образцов ВЭМ соответствующими блоками управления: ДБУ-М1.5 с БУ-ВЭМ1.5; ДБУ-М7.0 с БУ-ВЭМ6.0; ДБУ-М15.0 с ЭБУ-17. Все предъявленные ВЭМ прошли все стадии ПИ, и по их результатам, была проведена корректировка РКД. Разработаны и утверждены новые ПМ приёмочных испытаний (ПрИ): ПМ02 01, ПМ02 02 и ПМ02 03, на которые было получено положительное заключение монитора. Опытные образцы ВЭМ с блоками управления прошли ПрИ по разработанным и утвержденным ПМ02. Результаты испытаний приведены в протоколах ПрИ. В результате РКД представленных опытных образцов ВЭМ присвоена литера «О1». Проведена метрологическая экспертиза Отчётов по этапам выполнения ОКР. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".