Pokročilé návrhy elektromagnetických aktuátorů

Abstract

Práce je zaměřena na návrh, modelování, realizaci a ověření charakteristik výkonového trojfázového lineárního aktuátoru. Jedná se o sdruženou úlohu magnetického a teplotního pole. V teoretické části práce je objasněn pojem aktuátoru, zmíněno rozdělení aktuátorů podle toho, na jakých principech pracují a popsána činnost aktuátorů pracujících s elektromagnetickým polem. Součástí teoretické části práce je popis principu činnosti trojfázového výkonového lineárního aktuátoru a popsání spojitého matematického modelu úlohy. Stěžejní v této části práce je stanovení sil působících na pohyblivou desku aktuátoru, rovnice pohybu desky, odvození rovnice přenosu tepla s uvažováním pohybu desky a navržení počátečních a okrajových podmínek. Nakonec je v teoretické části stručně analyzovaného numerické řešení matematického modelu. Pro modelování byl vybrán neprofesionální simulační software Agros2D. V praktické části práce byl navrhnut a vyroben reálný model aktuátoru, kde pohyblivý prvek (hliníková deska) je ovládán silovou interakcí mezi magnetickým polem generovaným časově posunutými budicími proudy a proudy indukovanými v uvedeném prvku, navíc se pohyblivá deska otepluje zejména vířivými proudy. Poté byly porovnány charakteristiky aktuátoru s reálným zařízením (statické elektrodynamické síly, měření polohy desky v aktuátoru na čase, oteplovací charakteristiku magnetického obvodu a oteplovací charakteristiky hliníkové desky zabrzděné v zařízení). Disertační práce poukazuje na možné aplikační využití aktuátoru, které jsou např. transport (elektromagnetická levitace), zbraň (elektromagnetické dělo), tepelné zpracování materiálů (vířivými proudy) a především magnetohydrodynamické čerpadlo (přesun tekutých kovů např. při procesu kontinuálního lití).