Transport engineering Transport engineering Транспортное машиностроение 2782-5957 99782 10.30987/2782-5957-2025-6-9-14 Машиностроение Mechanical engineering Машиностроение ANALYSIS OF MAGNETIC FLUX DISTRIBUTION OF ELECTRIC MACHINES AND TWO-DIMENSIONAL MODELING IN COMSOL MULTIPHYSICS 6.2. АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОТОКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ДВУХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В СРЕДЕ COMSOL MULTIPHYSICS 6.2. https://orcid.org/0000-0001-5453-4882 Емельянов Рюрик Тимофеевич Emel'yanov Ryurik Timofeevich ert-44@yandex.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Данилов Александр Константинович Danilov Aleksandr Konstantinovich danilov_ak@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Желонин Дмитрий Николаевич Zhelonin Dmitry Nikolaevich dzhel124@yandex.ru Сибирский федеральный университет Siberian Federal University Сибирский федеральный университет Красноярск Россия Siberian Federal University Krasnoyarsk Russian Federation Сибирский федеральный университет Красноярск Россия Siberian Federal University Krasnoyarsk Russian Federation 30 06 2025 30 06 2025 2025 6 9 14 04 04 2025 05 05 2025 https://bstu.editorum.ru/en/nauka/article/99782/view

В статье рассматриваться использование электромагнитов в области машиностроения, а также на примере ротора и статора, имеющих полюса электромагнитных катушек. Проанализирована возможность перенаправления и экранирования электромагнитных потоков, приведено описание электрического и магнитного полей, возникающих вокруг любого проводника с электрическим током, которые являются неотъемлемой составляющей почти всех электрических машин. Показано, что в природе не существует материалов, имеющих нулевую магнитную проницаемость, то есть полностью не пропускающих сквозь себя магнитное поле. Рассмотрены результаты экранирования магнитного потока, создаваемого электромагнитами. Для анализа использовался модуль Rotating Machinery, Magnetic, в котором доступны формулировки на основе векторного и скалярного магнитного потенциалов, а также инструмент подвижной сетки (Moving Mesh). Для экранирования магнитного потока, создаваемого электромагнитами, выбор наиболее эффективного способа зависит от типа электромагнита (постоянного или переменного тока), частоты его работы, интенсивности магнитного поля и требований к экранированию. Одним из наиболее эффективных способов является комбинированное экранирование с использованием ферримагнитных и проводящих материалов.

The paper deals with the use of electromagnets in the field of mechanical engineering, as well as the example of a rotor and stator with poles of electromagnetic coils. The possibility of redirection and shielding of electromagnetic fluxes is analyzed, and the description of electric and magnetic fields arising around any conductor with electric current, which are an integral component of almost all electrical machines, is given. It is shown that there are no natural materials that have zero magnetic permeability, that is, they do not completely pass through a magnetic field. The results of shielding of the magnetic flux created by electromagnets are considered. Rotating Machinery, Magnetic module was used for the analysis, in which formulations based on vector and scalar magnetic potentials are available, as well as a Moving Mesh tool. To shield the magnetic flux generated by electromagnets, the choice of the most effective method depends on the type of electromagnet (direct current or alternating current), its operation frequency, the intensity of the magnetic field and the requirements for shielding. One of the most effective methods is combined shielding using ferrimagnetic and conductive materials.

 индукция электромагниты машины машиностроение COMSOL induction electromagnets machines mechanical engineering COMSOL

Джиабин Ван, Каис Аталлах, Карвли С.Д. Магнитное устройство с непрерывной передачей // IEEE Transactions on magnetics. 2011. Т. 47, № 10. С. 2815-2818. Jabin W, Kais A, Karvli SD. Magnetic device with continuous transmission. IEEE Transactions on Magnetics. 2011;47(10): 2815-2818. Цзянь Линни, Чау К.Т., Ю Гонг и др. Сравнение коаксиальных магнитных редукторов с разной топологией // IEEE Transactions on magnetics. 2009 г. Том 45, № 10 С. 4526-4529. Linni J, Chau KT, Gong Yu. Comparison of coaxial magnetic gearboxes with different topologies. IEEE Transactions on Magnetics. 2009;45(10):4526-4529. Фрэнк Николас У., Толият Хамид Анализ концентрической планетарной магнитной передачи с усиленным статором и внутренним ротором с постоянными магнитами // IEEE Transactions on industry applications. 2011 г. Том 47, № 4 С. 1652-1660. Frank Nicholas W, Toliyat H. Analysis of a concentric planetary magnetic transmission with a reinforced stator and an internal rotor with permanent magnets. IEEE Transactions on Industry Applications. 2011;47(4):1652-1660. Расмуссен Петер Оманд, Торбен Оле Андерсен, Франк Т. Йоргенсен, Орла Нильсен. Разработка высокоэффективной магнитной передачи // IEEE Transactions on industry applications. 2005 Том 41, № 3 С. 764-770. Rasmussen PO, Torben OA, Frank TJ, Orla N. Development of high-efficiency magnetic transfer. IEEE Transactions on Industry Applications. 2005;41(3):764-770. Юн Лю, Ченгдэ Тонг, Цзинган Бай, Шуан Ю и др. Оптимизация синхронной машины с постоянными магнитами радиально-полюсной составной конструкции мощностью 80 кВт, используемой для электромобилей // IEEE Transactions on magnetics. 2011. Т. 47, № 10. С. 2399-2402. Yun L, Chengdu T, Jinggang B, Shuang Yu. Optimization of a synchronous machine with stationary magnets of 80 kW radial-pole composite structure used for electric vehicles. IEEE Transactions on Magnetics. 2011;47(10):2399-2402. Цзянь А., Чау Л.Н., Дун Чжан Цзян К.Т., Чжэн Ван Дж.З. Магнитный редуктор Бесщеточная машина с внешним ротором и постоянными магнитами для выработки энергии ветра // Конференция по промышленным применениям, 42-е ежегодное собрание IAS, Новый Орлеан, штат Луизиана, США, 23–27 сентября 2007 г. Jian A, Chau LN, Dong Zhang Jiang KT, Zheng Wang JZ. Magnetic gearbox. Brushless machine with external rotor and permanent magnets for wind power generation. Conference on Industrial Applications, 42nd Annual Meeting of the IAS; 2007 Sep 23-27; New Orleans, Louisiana, USA. Каис Аталлах, Ян Ренс, Смайл Мезани, Дэвид Хоу. Новая «псевдо» бесщеточная машина с постоянными магнитами с прямым приводом // IEEE Transactions on magnetics. 2008. Том 44, № 11. С. 4349-4352. Atallah K, Rens J, Mesani S, Howe D. A new "pseudo" brushless permanent magnet machine with direct drive. IEEE Transactions on Magnetics. 2008;44(11):4349-4352. Шах Лаксман, Эндрю Круден, Барри У. Уильямс. Магнитная коробка передач с переменной скоростью, использующая противоположно вращающиеся входные валы // IEEE Transactions on magnetics. 2011. Т. 47, № 2. С. 431-438. Laxman Sh, Cruden A, Barry WW. Magnetic gearbox with variable speed using oppositely rotating input shafts. IEEE Transactions on Magnetics. 2011;47(2):431-438. Хо С. Л., Ню Шуанся, Фу В. Н. Анализ переходных процессов в бесщёточной машине с постоянными магнитами, встроенной в магнитную коробку передач, с помощью метода конечных элементов с учётом движения магнитного поля // Transactions on magnetics. 2010 Том 46, № 6 С. 2074–2077. Ho SL, Nu Shuangxia, Fu VN. Analysis of transients in a brushless permanent magnet machine embedded in a magnetic gearbox using the finite element method taking into account magnetic field motion. IEEE Transactions on Magnetics. 2010;46(6):2074-2077. К. Аталлах, С. Д., Калверли и Д. Хоу, «Проектирование, анализ и реализация высокопроизводительной магнитной передачи», IEE Proc. Electr. Power Appl., том 151, № 2, стр. 135–143, март 2004 г. Atallah K, Calverley SD, Howe D Design, analysis and implementation of high-performance magnetic transmission. IEE Proc. Electr. Power Appl. 2004;151(2):135-143.