Аннотация: Статья посвящена комплексной оценке электромагнитных, динамических и акустических характеристик электрических машин уже на стадии проектирования – до создания физического прототипа. Одним из наиболее эффективных инструментов для такой оценки является численное моделирование с использованием метода конечных элементов, позволяющее провести всесторонний анализ проектируемой конструкции. Современные методы и программные средства моделирования позволяют исследовать любые типы преобразования энергии. Разработанные и верифицированные подходы могут быть успешно применены к широкому спектру электромагнитных устройств.

Аннотация: Рассмотрены перспективы применения углеродных нанотрубок (УНТ) и композитных материалов на их основе для замены традиционных медных обмоток в синхронных машинах с постоянными магнитами. Проанализированы преимущества УНТ-обмоток, включая повышение электропроводности, снижение массы и улучшение тепловых характеристик. На основе экспериментальных данных показана потенциальная эффективность применения УНТ-обмоток для создания энергоэффективных тяговых электродвигателей, способствующих преодолению ключевых ограничений автономного электротранспорта.

Аннотация: Повышение мощности и компактности электродвигателей, генераторов и трансформаторов напрямую связано с проблемой эффективного отвода тепла. Современные теплообменные аппараты перестали быть просто «радиаторами» и превратились в ключевой элемент интеллектуальной системы управления энергетической установкой. В статье рассмотрены современное состояние и перспективы развития технологий в области терморегулирования, обеспечивающие надежность и максимальный КПД преобразователей энергии.

Аннотация: Рассмотрено концептуальное состояние традиционной авиационной техники, показано, что для достижения технологического лидерства необходима разработка летательных аппаратов на основе электрических и гибридных силовых установок. Рассмотрено состояние развития электрических машин; показано, что удельная мощность электродвигателей, равная 16,1 кВт/кг, будет достигнута не ранее 2030 г. Показано, что для развития летательных аппаратов с гибридными и электрическими силовыми установками принципиально важно освоить серийный выпуск таких летательных аппаратов, получить сертификаты Росавиации или EASA, а также наработать достаточное количество летных часов на самолетах с такими электродвигателями.

Аннотация: Приведены результаты экспериментального и теоретического исследования эффекта резистивного переключения в сжатых порошковых образцах кремния n- и p-типа, германия p-типа и оксида меди p-типа. Измеренные вольт-амперные характеристики имеют симметричную форму и гистерезис, площадь петель которого зависит от удельного сопротивления и дисперсности материала. Германий и оксид меди обладают сравнительно низкими коэффициентами теплопроводности, поэтому из-за недостаточного отвода тепла в этих материалах имеет место тепловой пробой; для кремния характерен лавинный пробой. Разработана теоретическая модель резистивного переключения в порошковом материале, основанная на применении функции активации и принципов автоматики. Расчеты, проведенные в рамках такой модели, качественно описывают полученные экспериментальные данные.

Аннотация: Рассмотрено распределение магнитной связи между полюсами в активных магнитных подшипниках. Исследование выполнено на основе анализа электромагнитных характеристик четырех основных конфигураций магнитных полюсов: NNSS, NSNS, NNNN и SSSS. Выполнен расчет и сравнительный анализ электромагнитных сил, создаваемых конфигурациями NNSS и NSNS, что позволяет оценить их силовые возможности и эффективность. Для изучения явления магнитной связи и его влияния на распределение магнитной индукции выполнено моделирование эквивалентных магнитных цепей и верификация результатов методом конечных элементов. Установлены оптимальные конфигурации полюсов по критерию минимизации взаимного влияния магнитных цепей.

Аннотация: Рассмотрены проектирование беспазовой электрической машины с магнитопроводом из аморфного магнитомягкого материала и особенности таких магнитопроводов. Рассмотрены особенности конструкции беспазового электродвигателя, приведены результаты его электромагнитного расчета. Рассмотрен способ выполнения обмотки для экспериментального образца беспазового электродвигателя.

Аннотация: Приведено сравнение авиационных генераторов, применяемых в России и за рубежом, сопоставлены их параметры, тенденции развития и определены цели, к которым следует стремиться. Рассматриваются условия потенциальной ремонтопригодности для интегрированных генераторов, выполненных по классической методике и с применением T-LAM, что позволяет при необходимости уменьшить трудоемкость ремонта, материальные затраты и время ввода изделия в эксплуатацию. Рассмотрены технологические и эксплуатационные проблемы изготовления и эксплуатации интегрированного авиационного генератора мощностью 300 кВт при температуре более 180 оС. Предложены материалы для выполнения магнитопровода, обмотки и изолирующих элементов. Выполнена экспериментальная проверка путем нагрева предложенных материалов до температур более 300 0С.

Аннотация: Разработана математическая модель и проведены экспериментальные исследования электрической силовой установки с использованием суперконденсаторов. Проведены расчеты и экспериментальная верификация модели.

Аннотация: Представлен метод двухстадийного оптимизационного проектирования синхронного электродвигателя с постоянными магнитами. Метод сочетает в себе интерактивность, эволюционный алгоритм оптимизации, и двухэтапный подход, позволяющий получить как множество Парето-оптимальных решений в интересующей области пространства проектирования, так и единственное оптимальное решение, определенное взвешенным критерием. Модели, используемые для вычисления целевых значений выбраны по критериям максимизации достоверности результатов и минимизации времени вычислений. Такой подход позволяет построить фронт Парето и определить соответствующее требованиям и ограничениям оптимальное решение в течение двух-трех дней на одном современном ПК, при этом полученные характеристики существенно не изменяются после верификации результата с помощью более вычислительно тяжелых моделей. С помощью разработанного метода были существенно улучшены характеристики электродвигателя, разработанного ранее консервативным итерационным подходом.

Аннотация: Представлены результаты теплового анализа обмотки синхронной машины с постоянными магнитами. Рассмотрена обмотка, изготовленная аддитивным способом из алюминиевого сплава AlSi10Mg с интегрированными каналами жидкостного охлаждения. Выполнено электромагнитное моделирование для расчета потерь в программном обеспечении AnsysMaxwell и последующий тепловой анализ в программном обеспечении AnsysFluent. Результаты теплового анализа подтверждают эффективность проектируемой обмотки, демонстрируя возможность удержания температур в допустимых пределах, что дает возможность для создания легких и мощных электрических машин нового поколения.