Применение высококоэрцитивных постоянных магнитов в самолетных агрегатах
В статье рассмотрены авиационные агрегаты, в которых применяются постоянные магниты. Приведены условия эксплуатации этих агрегатов и постоянных магнитов. Указаны технические требования к материалам постоянных магнитов с учетом их конкретного использования в авиационной технике....
Збережено в:
| Дата: | 2006 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2006
|
| Назва видання: | Електротехніка і електромеханіка |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142631 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Применение высококоэрцитивных постоянных магнитов в самолетных агрегатах / В.А. Матусевич, А.Н. Гетя, Ю.В. Шарабан // Електротехніка і електромеханіка. — 2006. — № 1. — С. 33-35. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-142631 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1426312025-02-09T11:43:03Z Применение высококоэрцитивных постоянных магнитов в самолетных агрегатах Application of high-coercitivity permanent magnets in aircraft units Матусевич, В.А. Гетя, А.Н. Шарабан, Ю.В. Електричні машини та апарати В статье рассмотрены авиационные агрегаты, в которых применяются постоянные магниты. Приведены условия эксплуатации этих агрегатов и постоянных магнитов. Указаны технические требования к материалам постоянных магнитов с учетом их конкретного использования в авиационной технике. В статті розглянуті авіаційні агрегати, в яких застосовуються постійні магніти. Наведені умови експлуатації цих агрегатів та постійних магнітів. Вказані технічні вимоги до матеріалів постійних магнітів з урахуванням їх конкретного використання в авіаційній техніці. In the article, aircraft units in which permanent magnets are applied are considered. Operation conditions for the units and the permanent magnets are given. Technical requirements to materials of the permanent magnets are specified subject to their particular applications in aeronautical equipment. 2006 Article Применение высококоэрцитивных постоянных магнитов в самолетных агрегатах / В.А. Матусевич, А.Н. Гетя, Ю.В. Шарабан // Електротехніка і електромеханіка. — 2006. — № 1. — С. 33-35. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 2074-272X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142631 621 ru Електротехніка і електромеханіка application/pdf Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати |
| spellingShingle |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати Матусевич, В.А. Гетя, А.Н. Шарабан, Ю.В. Применение высококоэрцитивных постоянных магнитов в самолетных агрегатах Електротехніка і електромеханіка |
| description |
В статье рассмотрены авиационные агрегаты, в которых применяются постоянные магниты. Приведены условия эксплуатации этих агрегатов и постоянных магнитов. Указаны технические требования к материалам постоянных магнитов с учетом их конкретного использования в авиационной технике. |
| format |
Article |
| author |
Матусевич, В.А. Гетя, А.Н. Шарабан, Ю.В. |
| author_facet |
Матусевич, В.А. Гетя, А.Н. Шарабан, Ю.В. |
| author_sort |
Матусевич, В.А. |
| title |
Применение высококоэрцитивных постоянных магнитов в самолетных агрегатах |
| title_short |
Применение высококоэрцитивных постоянных магнитов в самолетных агрегатах |
| title_full |
Применение высококоэрцитивных постоянных магнитов в самолетных агрегатах |
| title_fullStr |
Применение высококоэрцитивных постоянных магнитов в самолетных агрегатах |
| title_full_unstemmed |
Применение высококоэрцитивных постоянных магнитов в самолетных агрегатах |
| title_sort |
применение высококоэрцитивных постоянных магнитов в самолетных агрегатах |
| publisher |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Електричні машини та апарати |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/142631 |
| citation_txt |
Применение высококоэрцитивных постоянных магнитов в самолетных агрегатах / В.А. Матусевич, А.Н. Гетя, Ю.В. Шарабан // Електротехніка і електромеханіка. — 2006. — № 1. — С. 33-35. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| series |
Електротехніка і електромеханіка |
| work_keys_str_mv |
AT matusevičva primenenievysokokoércitivnyhpostoânnyhmagnitovvsamoletnyhagregatah AT getâan primenenievysokokoércitivnyhpostoânnyhmagnitovvsamoletnyhagregatah AT šarabanûv primenenievysokokoércitivnyhpostoânnyhmagnitovvsamoletnyhagregatah AT matusevičva applicationofhighcoercitivitypermanentmagnetsinaircraftunits AT getâan applicationofhighcoercitivitypermanentmagnetsinaircraftunits AT šarabanûv applicationofhighcoercitivitypermanentmagnetsinaircraftunits |
| first_indexed |
2025-11-25T22:26:31Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:26:31Z |
| _version_ |
1849802978930720768 |
| fulltext |
Електротехніка і Електромеханіка. 2006. №1 33
УДК 621
ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОКОЭРЦИТИВНЫХ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ
В САМОЛЕТНЫХ АГРЕГАТАХ
Матусевич В.А., Гетя А.Н., Шарабан Ю.В.
ГП "Харьковское агрегатное конструкторское бюро"
Украина, 61023, Харьков, ул. Сумская, 132, ГП "ХАКБ"
тел. (057) 707-02-71, факс (057) 707-02-73, E-mail: khadb@ukr.net
В статті розглянуті авіаційні агрегати, в яких застосовуються постійні магніти. Наведені умови експлуатації цих
агрегатів та постійних магнітів. Вказані технічні вимоги до матеріалів постійних магнітів з урахуванням їх конкре-
тного використання в авіаційній техніці.
В статье рассмотрены авиационные агрегаты, в которых применяются постоянные магниты. Приведены условия
эксплуатации этих агрегатов и постоянных магнитов. Указаны технические требования к материалам постоянных
магнитов с учетом их конкретного использования в авиационной технике.
В электротехническом оборудовании современ-
ного самолета применяется большое количество по-
стоянных магнитов различных типов. Так, например,
постоянные магниты Fe-Ni-Al используются в кол-
лекторных электродвигателях постоянного тока, в
подвозбудителях синхронных генераторов, различных
устройствах сигнализации, в датчиках линейных и
угловых перемещений, для создания магнитного поля
в электромагнитных устройствах автоматики, в маг-
нитных ловушках продуктов износа гидравлических и
топливных агрегатов.
Широкое применение постоянных магнитов Fe-
Ni-Al обусловлено их высокой рабочей температурой,
они способны удовлетворительно работать при тем-
пературах до 600°С [1]. Однако эти магниты слабо
устойчивы к механическим воздействиям, а также для
получения высокой индукции в воздушном зазоре
требуют большой трудоемкости при сборке изделий.
Например, коллекторные электродвигатели с такими
магнитами необходимо собирать, применяя, так назы-
ваемое, охранное кольцо, что существенно затрудняет
сборку, пересборку и их ремонт. Также в коллектор-
ных электродвигателях авиационных агрегатов и дру-
гих устройствах нашли применение материалы Fe-Cr-
Co и магнитотвердые ферриты. Эти материалы имеют
относительно низкую стоимость по сравнению со
сплавами на основе редкоземельных металлов.
Параметры некоторых магнитотвердых материа-
лов, в соответствии с [5 – 8], приведены в табл. 1.
Несмотря на относительно высокие значения
энергетического произведения у литых сплавов, не
представляется возможным проектирование электри-
ческих машин, по своим массогабаритным показате-
лям превосходящих машины с электромагнитным
возбуждением [14]. Достижение высоких энергетиче-
ских и массогабаритных показателей электротехниче-
ских устройств, что в авиации имеет решающее зна-
чение, возможно только с постоянными магнитами,
обладающими высокими магнитными свойствами,
такими как сплавы Nd-Fe-B и Sm-Co. Эти магниты
находят применение в магнитных системах вентиль-
ных электродвигателей насосных станций, интегри-
рованных электромеханических следящих приводах
управления поверхностями самолета, в дозаторах то-
плива топливных систем для поворота дозирующего
золотника, в датчиках положения ротора и др.
Авиационным электрическим машинам с посто-
янными магнитами и самим магнитам посвящен ряд
работ [1 – 5], [13], однако уделено мало внимания со-
временным требованиям, предъявляемым к постоян-
ным магнитам, применяемым в авиационной технике.
Таблица 1
Марка магнита (BH)max, кДж/м3 НСВ, кА/м Br, Т
Литые сплавы на
железо-никель-алюминиевой (Fe-Ni-Al) основе
ЮНДК35Т5БА 72 110 1,02
ЮНДК35Т5АА 80 115 1,05
ЮНДК40Т8АА 64 145 0,9
ЮН13ДК25БА 56 48 1,4
Деформируемые материалы на основе
сплавов железа, хрома и кобальта (Fe-Cr-Co)
25Х15КА 32 40 1,2
23Х15К5ФА 38 42 1,25
Магнитотвердые ферриты
24БА210 24 205 0,37
28БА190 28 185 0,39
22БА220 22 215 0,36
Спеченные материалы на основе кобальта с
редкоземельными металлами (Sm-Co)
КС25ДЦ-240 240 780 1,1
КС25ДЦ-225 225 760 1,06
КС37А 130 560 0,82
Сплавы на основе редкоземельных метал лов типа Nd-Fe-B
NQ3G 245 855 1,14
NQ3F 280 915 1,23
Нд35Р-1 215 820 1,1
Нд35Р-5 318 892 1,3
МАЕР 30HLs 225 900 1.14
МАЕР 33HsLs 270 930 1.18
Цель настоящей работы заключается в описании
авиационных агрегатов различных систем самолета, в
которых применяются постоянные магниты, критери-
ев выбора материала магнита и в выработке техниче-
ских требований к современным материалам постоян-
ных магнитов в зависимости от их конкретного при-
менения на самолете.
На предприятии ГП "ХАКБ" разрабатываются
агрегаты для различных систем летательных аппара-
тов. В том числе насосные станции с приводом от
вентильных или асинхронных электродвигателей для
гидравлической системы самолета, автономные руле-
вые электрогидравлические и электромеханические
приводы для системы управления полетом, агрегаты
для топливной системы самолета и др.
К этим агрегатам предъявляется высокие требова-
ния по прочности и устойчивости к различным внешним
воздействующим факторам, таким как вибрация, удары,
34 Електротехніка і Електромеханіка. 2006. №1
действие ускорения, высокие и низкие температуры,
повышенная влажность, действие различных агрессив-
ных сред. Эти факторы могут действовать как по оди-
ночке, так и совместно. Такой сложный комплекс воз-
действий на агрегат практически невозможно создать в
наземных условиях и решающими являются летные ис-
пытания в составе объекта. Поэтому все более высокие
требования предъявляются к применяемым материалам
и, в частности, к постоянным магнитам.
Высокая коррозионная стойкость - одно из тре-
бований, которому должны удовлетворять постоян-
ные магниты. Применение постоянных магнитов из
материала Nd-Fe-B является одним из перспективных
направлений совершенствования характеристик вен-
тильных электродвигателей с постоянными магнита-
ми. Однако, существенным фактором, ограничиваю-
щим сферу применения постоянных магнитов на ос-
нове сплавов системы Nd-Fe-B, является их высокая
склонность к коррозии под воздействием влаги [10].
У самолетов – амфибий, например, Бе-200, Бе-
103, ЛА-8 и др, которые могут совершать посадку на
поверхность водоемов, некоторые агрегаты могут
подвергаться непосредственному воздействию пре-
сной или морской воды.
Прямое попадание воды возможно на агрегаты
системы управления полетом (приводы закрылков,
элеронов, интерцепторов, руля высоты и направле-
ния), а также шасси. При этом агрегаты должны ис-
правно выполнять свои функции и не создавать ава-
рийных ситуаций.
Одним из путей повышения коррозионной стой-
кости постоянных магнитов этого класса является
использование защитных покрытий.
Требования к самолетам и агрегатам в части
обеспечения ресурса и срока службы постоянно воз-
растают и, следовательно, материалы постоянных
магнитов должны сохранять свои характеристики в
течение многих лет эксплуатации (не менее 30 лет).
Для привода насоса в насосных станциях гидрав-
лических систем применяются вентильные электродви-
гатели. Конструктивно вентильный электродвигатель
представляет собой электромеханическую часть и блок
управления [11]. Электромеханическая часть состоит
из статора, закрепленного в корпусе и ротора, на кото-
ром размещены постоянные магниты. Магниты на маг-
нитопроводе ротора удерживаются при помощи клея и
бандажа из немагнитного материала, например, стали
12Х18Н10Т. На рис. 1 показан внешний вид роторов
вентильных электродвигателей на постоянных магни-
тах различной мощности разработки ГП "ХАКБ".
Режимы работы более жесткие, а тепловые на-
грузки у авиационных электродвигателей значительно
выше, чем у электродвигателей общепромышленного
назначения. Активные части малогабаритных вен-
тильных электродвигателей мощностью в несколько
киловатт и имеющих удельную мощность 1 кВт/кг,
при работе могут нагреваться до 180°С.
Существенным фактором, который может огра-
ничить область применения существующих постоян-
ных магнитов Nd-Fe-B является высокая температура
окружающей среды. В агрегатах топливных систем,
расположенных непосредственно на маршевом двига-
теле, температура окружающего воздуха составляет
около 125°С, а в отдельных местах может достигать
200°С, что может привести к размагничиванию маг-
нитов и отказу агрегата. Поэтому одним из требова-
ний к постоянным магнитам является сохранение па-
раметров при высоких температурах.
Рис. 1. Ротора вентильных электродвигателей
В ГП "ХАКБ" с целью выяснения возможности
применения проведены температурные испытания
постоянных магнитов из материала Nd-Fe-B различ-
ных марок.
В качестве образцов для испытаний были ото-
браны постоянные магниты различных конфигураций
в виде сегментов и полых цилиндров, различных про-
изводителей. Внешний вид образцов и точки замера
магнитной индукции приведены на рис. 2.
а) б)
в)
Рис. 2. Постоянные магниты вентильных электродвигателей
различной мощности а) Образец № 1 (MАЕР 33HsLs),
б) Образец № 2 (NQ-3G), в) Образец № 3 (МАЕР 30HLs)
Образцы были подвергнуты ступенчатому нагре-
ву до температуры 220°С с замером магнитной ин-
дукции на поверхности через каждые 20°С при непо-
средственном воздействии температуры, и после ос-
тывания до температуры соответствующей нормаль-
ным климатическим условиям (НКУ). На рис. 3 и 4
приведены результаты испытаний на нагревание по-
стоянных магнитов.
Из графиков видно, что без изменения магнит-
ной индукции постоянные магниты держат темпера-
туру до 100°С. Повышение температуры выше 100°С
влечет необратимые изменения магнитной индукции
образцов №№ 2, 3. Образец № 1 выдерживает темпе-
ратуру 200°С без необратимых изменений магнитной
Електротехніка і Електромеханіка. 2006. №1 35
индукции на поверхности магнита. Температура
300ºС является достаточной для размагничивания по-
стоянного магнита Nd-Fe-B.
Одним из перспективных направлений является
применение высококоэрцитивных магнитов в борто-
вых системах генерирования электрической энергии.
Современный самолетный генератор переменного тока
постоянной частоты, состоит из подвозбудителя, воз-
будителя и основного генератора, собранных в одном
корпусе, а также электронного блока регулирования. С
развитием радиоэлектронной техники и появлением
новой элементной базы представляется целесообраз-
ным уменьшить массу генератора за счет применения
высококоэрцитивных постоянных магнитов.
Однако при применении высококоэрцитивных
постоянных магнитов непосредственное управление
потоком возбуждения генератора является проблема-
тичным, и необходимо переходить на регулирование
выходного напряжения при помощи электронного
преобразователя.
Рис. 3. Сравнительные данные средних значений магнитной индукции на поверхности постоянных магнитов
при воздействии повышенной температуры
Образец № 1
Образец № 2
Образец № 3
Рис. 4. Сравнительные данные средних значений магнитной индукции на поверхности постоянных магнитов
после воздействия повышенной температуры и остывания до температуры НКУ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Авиационные агрегаты разработки ГП "ХАКБ"
с постоянными магнитами успешно эксплуатируются
на отечественных и зарубежных самолетах.
2. Применение современных высококоэрцитив-
ных постоянных магнитов Sm-Co и Nd-Fe-B позволя-
ет существенно повысить энергетические и массога-
баритные показатели вентильных электродвигателей,
повысить коэффициент момента электромеханиче-
ских преобразователей, что существенно улучшает
динамические показатели агрегатов.
3. Для широкого и повсеместного их применения
в авиационной технике необходимо выполнение сле-
дующих условий:
- увеличение максимальной рабочей температуры
(для магнитов из Nd-Fe-B);
- повышение термостабильности свойств постоянных
магнитов;
- увеличение коррозионной стойкости;
- получение постоянных магнитов необходимых раз-
меров без дополнительной механической обработки;
- повышение механической прочности материала;
- снижение стоимости.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Д.А. Бут. Бесконтактные электрические машины. - М.:
Высшая школа, 1990. - 415с.
[2] В.А. Балагуров, Ф.Ф. Галтеев. Электрические генера-
торы с постоянными магнитами. - М.: Энергоатомиз-
дат, 1988. - 279с.
[3] А.Г. Сливинская, А.В. Гордон. Постоянные магниты. -
М.: Энергия, 1965. - 127с.
[4] В.А. Балагуров, Ф.Ф. Галтеев, А.Н. Ларионов. Элек-
трические машины с постоянными магнитами. - М.:
Энергия, 1964. - 479с.
[5] В.А. Балагуров, Ф.Ф. Галтеев. Авиационные генерато-
ры переменного тока комбинированного возбуждения.
- М.: Машиностроение, 1977. - 95с.
[6] ГОСТ 17809 Материалы магнитотвердые литые. Марки
и технические требования.
[7] ГОСТ 24897 Материалы магнитотвердые деформируе-
мые. Марки, технические требования и методы контроля.
[8] ГОСТ 24063 Ферриты магнитотвердые. Марки и ос-
новные параметры.
[9] ГОСТ 21559 Материалы магнитотвердые спеченные.
Марки, технические требования и методы контроля.
[10] Бюллетень МООСМ "Магнитное общество" Россий-
ской федерации. Том 5. № 1. 2004.
[11] Гетя А.Н., Шарабан Ю.В. Перспективы применения
вентильных электродвигателей в агрегатах авиацион-
ной техники // Электротехника и электромеханика. –
2003. -№ 1. – С. 26-28.
[12] Ю.М. Пятин и др. Материалы в приборостроении и
автоматике. - М.: Машиностроение, 1982. - 528с.
[13] Г.К. Ягола, Р.В. Спиридонов. Определение характери-
стик современных высококоэрцитивных материалов и
магнитов из них в разомкнутой магнитной цепи.
[14] А.Н. Ледовский. Электрические машины с высококо-
эрцитивными постоянными магнитами. - М.: Энерго-
атомиздат, 1985. - 168с.
Поступила 14.11.2005
|