Geum.ru

Разработка технологий изготовления порошковых магнитных материалов для электротехнических изделий

Вид материалаАвтореферат

Содержание


СПИСОК основных печатных работ и изобретений по теме диссертации
Подобный материал:
1   2   3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ


Основные научные и практические результаты, выполненных исследований, могут быть сформулированы следующим образом:
  1. Определены физические основы методов управления электромагнитными характеристиками магнитных систем новыми технологическими режимами порошковой металлургии.
  2. Разработана качественная и количественная теория зависимости комплекса электромагнитных характеристик (коэрцитивной силы, максимальной магнитной проницаемости, удельных потерь и удельного электрического сопротивления) от взаимодействия доменных границ со структурными дефектами типа дислокаций. Установлено, что при увеличении концентрации доменов и уменьшении плотности дислокаций на один порядок скорость движения доменных границ увеличивается в 1,73 раза, что соответственно приводит к увеличению максимальной магнитной проницаемости в 5,1 раза, к уменьшению коэрцитивной силы в 5,6 раза и к снижению удельных потерь Р1,5/50 в среднем на 2,3 Вт/кг.
  3. Исследованы четыре новых технологических режима дискретного прессования магнитных материалов для магнитных систем. Предложена следующая классификация эффективных магнитных систем на основе созданного впервые дискретных режимов прессования слоев:

I класс подразделяется на магнитные системы, выполненные с безвариационным давлением прессования;

II класс – с эквидистанционной вариацией давления прессования;

III класс – с дифференциальным давлением прессования;

IV класс – из композиционных материалов на основе периодического сочетания элементов слоев МММ и МТМ.
  1. Разработана критическая технология спекания магнитной системы. Магнитная система, изготовленная по этой технологии обладает малой коэрцитивной силой, равной 1,39 А/м, высокой магнитной проницаемостью, равной более 269000, и малыми удельными потерями, равными Р1,0/50=0,23 и Р1,5/50=0,5 Вт/кг.
  2. Предложена, изготовлена и запатентована эффективная конструкция синхронного двигателя на основе композиционной магнитной системы переменного тока из чередующихся слоев МММ, с дискретно увеличивающимся ингредиентом кремния, и МТМ. Разработанный двигатель уменьшает затраты стали на 33 %, повышает КПД на 14 %, снижает потребляемую электрическую энергию на 17 %, повышает cos  на 11 % и снижает ток ХХ на 24 % по сравнению с аналоговым синхронным двигателем.
  3. Обоснована возможность альтернативного метода прессования магнитных материалов со структурно-чувствительными свойствами. На основе магнитно-импульсного прессования были изготовлены магнитопроводы для приборов измерительной техники, которые показали при испытании снижение расхода электрической энергии на 38%, уменьшение расхода материала на 43%, уменьшение коэрцитивной силы в 5,5 раза, увеличение рабочего магнитного потока примерно в 3 раза, снижение чувствительности к внешним магнитным полям, что в совокупности привело к повышению класса точности приборов с 1,5 до 1,0 и к уменьшению магнитных вариаций показаний приборов.
  4. Разработан способ пропитки волокнистым материалом Ш-образных магнитных систем переменного тока, что позволило увеличить механическую износостойкость магнитных систем до 16 млн. циклов срабатываний вместо 5 млн циклов срабатываний, установленных стандартом, и уменьшить механический износ кернов в 2 раза.
  5. Установлено, что технологический режим простого прессования в диапазоне давлений от 500 до 2000 МПа, обеспечивает изменение комплекса технических характеристик в следующих пределах: увеличение магнитной индукции от 0,9 до 1,8 Т, снижение коэффициента мощности электромагнита от 0,7 до 0,45, повышение кратности пускового тока от 1,12 до 1,73, уменьшение времени срабатывания от 1610-3 до 710-3 с и повышение уровня тяговой характеристики электромагнита в 2,4 раза.
  6. Разработана технология механической обработки торцовых рабочих поверхностей магнитных систем. Установлено, что при 900-ной разности углов направления механической обработки рабочих поверхностей якоря и сердечника механический износ магнитной системы снижается с 0,1110-3 до 0,00310-3 м.
  7. Созданы энерго- и ресурсосберегающие инновационные сердечники и управляющие катушки оригинальных конструкций, что позволило обеспечить равномерную коллимацию магнитного потока по всей высоте сердечника для электромагнитного аппарата с внешним поворотным якорем клапанного типа. Несмотря на уменьшение массы сердечника на 34% по сравнению с традиционной конструкцией магнитный поток в его верхней части увеличился на 15%, масса обмоточной меди снизилась на 16% и потребление электрической энергии уменьшилось на 18%.
  8. Обоснована возможность существенного повышения надежности магнитной системы и улучшения тяговой электромагнитной характеристики путем разработки новой конструкции Ш-образной магнитной системы переменного тока с магнитным шунтом. Разработанный электромагнит позволяет повысить cos  на 20-22 % для замкнутой и на 13-15 % для разомкнутой системы, а также снизить потребление энергии в 1,26-1,33 раза для замкнутой и в 2-2,1 раза для разомкнутой системы.
  9. На основе разработанного технологического метода порошковой металлургии создан индукторный генератор, который по сравнению с серийно выполненным генератором позволяет уменьшить падение выходного напряжения в 3,4 раза, снизить ток возбуждения в 1,58 раза и повысить нагрузочный ток на 16 %.
  10. Магнитопроводы, изготовленные по разработанным методам порошковой металлургии, позволили решить целый ряд технических проблем по созданию следующих новых типов электрических машин, трансформаторов, приборов и аппаратов с улучшенными характеристиками:
  • асинхронный двигатель;
  • малогабаритный трансформатор напряжения;
  • однофазный индукционный прибор электрической энергии;
  • электромагнитный аппарат, сердечник которого выполнен полым с переменным по высоте внутренним диаметром параболической формы и переменной толщиной стенки.

Комплекс теоретических и практических результатов, полученных в диссертационной работе, имеет чрезвычайно важное значение для развития науки, значительно расширяет диапазон технологических режимов изготовления электротехнических материалов и магнитных систем, изготовленных методом порошковой металлургии, и создает большие перспективы использования предложенных автором инновационных конструкций электротехнических изделий в различных отраслях народного хозяйства.


СПИСОК

основных печатных работ и изобретений по теме диссертации

  1. Мишин, Д. Д. Зависимость характеристик электромагнитов переменного тока от режима прессования металлокерамических магнитопроводов / Д. Д. Мишин, И. А. Тимофеев // Электротехника. – 1979. – № 1. – С. 46-48.
  2. Тимофеев, И. А. Особенности инновационной технологии изготовления маломощного синхронного двигателя / И. А. Тимофеев, Н. Н. Павлов // Автоматизация и современные технологии. – 1999. – № 3. – С. 11-15.
  3. Тимофеев, И. А. Электромагнитный аппарат с полым сердечником на основе безотходной технологии / И. А. Тимофеев, В. Н. Мадеев, В. Д. Максимов // Электротехника. – 1999. – № 1. – С. 24-30.
  4. Тимофеев, И. А. Физико-механические свойства железокремнистых сплавов / И. А. Тимофеев, Н. Н. Павлов // Литейное производство. – 1999. – № 12. – С. 17-19.
  5. Тимофеев, И. А. Разработка асинхронного двигателя на основе энергосберегающей технологии / И. А. Тимофеев, Е. И. Ефименко // Электротехника. – 2001. – № 8. – С. 38-44.
  6. Тимофеев, И. А. Ресурсосберегающая инновационная технология изготовления магнитопроводов / И. А. Тимофеев, Н. Н. Павлов // Автоматизация и современные технологии. – 2000. – № 7. – С. 17-22.
  7. Тимофеев, И. А. Применение матричной схемы для создания технологии спеченных композиционных магнитных систем / И. А. Тимофеев // Технология металлов. – 2003. – № 12. – С.18-22.
  8. Тимофеев, И. А. Технологические возможности изготовления дискретных спеченных магнитных систем / И. А. Тимофеев // Автоматизация и современные технологии. – 2003. – № 10. – С. 32-36.
  9. Тимофеев, И. А. Технология производства магнитных материалов и изделий / И. А. Тимофеев. – М.: Издательство МЭИ(ТУ), 2004. – 176 с.
  10. К динамике процесса намагничивания и перемагничивания Fe-Si ферромагнетика / И. А. Тимофеев и др. // ФММ. – 2005. – Т. 100. – № 4. – С. 35-39.
  11. Тимофеев, И. А. К теории динамического намагничивания и перемагничивания ферромагнетика / И.А. Тимофеев, Е. Ф. Кустов // Известия ВУЗов. Физика. г. Томск. – 2006. – Т. 49. – № 3. – С.26-33.
  12. Тимофеев, И. А. Разработка магнитной системы индукционного счетчика на основе энерго- и ресурсосберегающей технологии / И. А. Тимофеев, Е. Ф. Кустов // Электричество. – 2006. – № 2. – С. 22-28.
  13. Тимофеев, И. А. К теории намагничивания и перемагничивания ферромагнетика / И.А. Тимофеев, Е. Ф. Кустов // Инженерная физика. – 2007. – № 3. – С.2-7.
  14. Тимофеев, И. А Разработка критической технологии для производства магнитных систем / И. А. Тимофеев, Е. Ф. Кустов, М. В. Петров // Технология металлов. – 2007. – № 2. – С. 25-31.
  15. Влияние дислокаций на магнитные свойства железокремниевых сплавов / И. А. Тимофеев и др. // Вестник МЭИ. – 2007. – № 5. – С. 451-44.
  16. Влияние изменения концентрации доменов на магнитные свойства ферромагнетиков / Е. Ф. Кустов и др. // Инженерная физика. – 2007. – № 6. – С.34-35.
  17. Тимофеев, И. А. Экономическая эффективность технологии изготовления автомобильного электрогенератора / И. А. Тимофеев, А. Ю. Мирошниченко // Автомобильная промышленность. – 2007. – № 9. – С. 6-8.
  18. Тимофеев, И. А. Диагностика удельных потерь в ферромагнетике / И. А. Тимофеев // Известия вузов. Физика. г. Томск. – 2008. – Т. 51. – № 1. – С. 23-29.
  19. Тимофеев, И. А. К разработке магнитопровода для маломощного трансформатора напряжения / И. А. Тимофеев, Е. Ф. Кустов // Электротехника. – 2008. – № 3. – С. 38-44.
  20. Тимофеев, И. А. Порошковая магнитная система индукторного генератора / И. А. Тимофеев //Автомобильная промышленность. – 2008. – № 1. – С. 3-7.
  21. Мишин, Д. Д. Изготовление металлокерамических магнитопроводов для систем переменного тока / Д. Д. Мишин, И. А. Тимофеев // Э.П. Технология электротехнического производства. – М., 1978. – вып. 1(104). – С.1-3.
  22. Тимофеев, И. А. Влияние структуры металлокерамического магнитопровода на сдвиг магнитных потоков по фазе / И. А. Тимофеев // Физика магнитных материалов : сб. науч. тр. – Калинин, 1977. – вып. 4. – С. 97-99.
  23. Тимофеев, И. А. К вопросу об оптимальной форме сердечника магнитной системы. / И. А. Тимофеев, В. И. Кудрявцев // Э.П. Аппараты низкого напряжения. – М., 1971. – вып. 8. – С. 9-11.
  24. Тимофеев, И. А. Механическая износостойкость спеченных слоистых магнитных систем / И. А. Тимофеев, Д. Д. Мишин // Э.П. Аппараты низкого напряжения. – М., 1979. – вып. 2 (78). – С. 8-11.
  25. Кудрявцев, В. И. Сочетание антикоррозионного покрытия и пропитки магнитных систем аппаратов переменного тока / В. И. Кудрявцев, И. А. Тимофеев // Э.П. Технология электротехнического производства. – М., 1974. – вып. 8 (64). – С. 11-14.
  26. Мишин, Д. Д., Металлокерамические магнитопроводы / Д. Д. Мишин, И. А. Тимофеев, А.Н. Болотов // Физика магнитных материалов : сб. науч. тр. – Калинин, 1977. – вып. 4. – С. 21-23.
  27. Кудрявцев, В.И. Испытание путевых датчиков серии ДПЭ для управления лифтами / В. И. Кудрявцев, И. А. Тимофеев, В. Д. Михайлов // Э.П. Аппараты низкого напряжения. – М., 1972. – вып. 5 (13). – С. 24-28.
  28. Тимофеев, И. А. Дислокационная и доменная структура металлокерамического кремнистого железа / И. А. Тимофеев, Е. И. Никольская, А. И. Беляев // Физика магнитных материалов : сб. науч. тр. – Калинин, 1978. – вып. 5. – С. 64-70.
  29. Кудрявцев, В. И. Пути повышения износостойкости магнитных систем переменного тока / В. И. Кудрявцев, И. А. Тимофеев // Э.П. Аппараты низкого напряжения. – М., 1973. – вып. 7 (26). – С. 11-14.
  30. Тимофеев, И. А. Влияние структурных дефектов на механические свойства нанокристаллических структур железокремнистых сплавов / И. А. Тимофеев // Структура и свойства нанокристаллических материалов : сб. науч. тр. – Екатеринбург: уУрО РАН. 1999. – С.203-208.
  31. Тимофеев, И. А. Инновационная технология изготовления электротехнических изделий / И. А. Тимофеев. – Чебоксары: Чуваш. гос. пед. ун-т, 1997. – 217 с.
  32. Тимофеев, И.А. Динамика движения доменных границ в ферромагнетике / И. А. Тимофеев // Современные наукоемкие технологии. – М, 2004. – № 6. – С. 33-35. – (Материалы заочной электронной конференции «Современные проблемы науки и образования» 15-20 ноября 2004 г. (г.Москва))
  33. Металлические порошки и порошковые материалы: справочник / И. А. Тимофеев и др.; под ред. Ю.В.Левинского. – М.: Экомет, 2005. – 520 с.
  34. Тимофеев, И. А. Инновационная теория процесса намагничивания и перемагничивания ферромагнетика / И. А. Тимофеев // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 11. – С. 84-86. – (Материалы Юбилейной научной общероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы науки и образования» 5-6 декабря 2005 г. (г. Москва)).
  35. Тимофеев, И. А. Моделирование процесса динамического намагничивания и перемагничивания ферромагнетика / И. А. Тимофеев // Современные наукоемкие технологии. – М., 2005. – № 11. С. 86-88. – ( Материалы Юбилейной научной общероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы науки и образования» 5-6 декабря 2005 г. (г. Москва)).
  36. Тимофеев, И. А. О критической технологии изготовления слоистых магнитопроводов / И. А. Тимофеев // Фундаментальные исследования. – М., 2006. – № 5. –С.89-90. – (Материалы IV общероссийской научной конференции с международным участием «Новейшие технологические решения и оборудование» 11-13 мая 2006 г. (г. Москва)).
  37. Тимофеев, И. А. Влияние дуговых дислокаций на деформацию изгиба / И. А. Тимофеев // Фундаментальные исследования. – М, 2006. – № 5. – С.90-92. – (Материалы IV общероссийской научной конференции с международным участием «Новейшие технологические решения и оборудование» 11-13 мая 2006 г. (г. Москва)).
  38. Тимофеев, И. А. Критическая технология изготовления спеченных магнитопроводов / И.А. Тимофеев //Современные наукоемкие технологии. – М, 2006. – № 6. _ С. 18-22. – (Материалы Международной научной конференции «Современные проблемы науки и образования» 11-18 августа 2006 г. (Болгария, г. София, 2006 г.)).
  39. Тимофеев, И. А. Оценка влияния технологии изготовления магнитной системы / И. А. Тимофеев // Современные наукоемкие технологии. – М., 2007. – № 11. – С. 61-62. – (Материалы I Международной научной конференции «Приоритетные направления развития науки» (США, г. Нью-Йорк, 2007 г.)).
  40. Тимофеев И.А. Физико-механические свойства магнитных материалов : сборник статей III Международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в современном машиностроении»/ И.А. Тимофеев. – Пенза, 2007. – С. 8-12.
  41. Тимофеев И. А. Влияние структуры на потери в ферромагнетике / И. А. Тимофеев // Успехи современного естествознания. – М., 2007. – № 8. – С. 91-95. – (Материалы VIII всероссийской научной конференции «Успехи современного естествознания» 14-16 мая 2007 г. (г.Москва)).
  42. А. с. 294195. Многоконтактное электромагнитное реле / В. И. Кудрявцев, А. Г. Зеленов, И. А. Тимофеев // Открытия. Изобретения. 1971. № 6.-2 с.
  43. А. с. 394858. Электромагнит с внешним притягивающимся якорем / И. А. Тимофеев, В. И. Кудрявцев, Ш. Х. Усманов // Открытия. Изобретения. 1973. № 34.-3 с.
  44. А. с. 449387. Шихтованный электромагнит переменного тока / А. В. Таврин, В. И. Кудрявцев, И. А. Тимофеев // Открытия. Изобретения. 1974. № 41.-5 с.
  45. А. с. 504252. Электромагнитный механизм с внешним притягивающимся якорем клапанного типа / И. А. Тимофеев, А. В. Таврин, В. И. Кудрявцев // Открытия. Изобретения. 1976. № 7.-4 с.
  46. А. с. 511635. Электромагнит переменного тока /И.А.Тимофеев, А. В.Таврин, В.И.Кудрявцев // Открытия. Изобретения. 1976. № 15.-3с
  47. А. с. 609126. Способ обработки рабочих поверхностей слоистых металлокерамических и шихтованных магнитных систем / Д. Д. Мишин, И. А. Тимофеев // Открытия. Изобретения. 1978. № 20.-4 с.
  48. А. с. 624721. Способ изготовления магнитопровода / И. А. Тимофеев, Д. Д. Мишин // Открытия. Изобретения. 1978. № 35.-5 с.
  49. А. с. 708165. Дозатор для непрерывной подачи порошка в пресс-форму / Д. Д. Мишин, И. А. Тимофеев // Открытия. Изобретения. 1980. № 1.-5 с.
  50. А. с. 712902. Способ изготовления спеченного магнитопровода / И. А. Тимофеев, Д. Д. Мишин, А. Н. Болотов // Открытия. Изобретения. 1980. № 4.-3 с.
  51. А. с. 725820. Способ изготовления спеченных многослойных изделий / Д. Д. Мишин, И. А. Тимофеев // Открытия. Изобретения. 1980. № 13.-4 с.
  52. А. с. 851503. Магнитная система / И. А. Тимофеев // Открытия. Изобретения. 1981. № 28.-3 с.
  53. А. с. 986596. Способ изготовления спеченного многослойного магнитопровода / И. А. Тимофеев // Открытия. Изобретения. 1983. № 1.-4 с.
  54. А. с. 1028511. Устройство для контроля работы пресса / И.А. Тимофеев, А. Н. Троицкий, // Открытия. Изобретения. 1983. № 26.-5 с.
  55. А. с. 1098801. Устройство для регулирования заполнения пресс-форм / А. Н. Троицкий и др. // Открытия. Изобретения. 1984. № 23.-6 с.
  56. А. с. 1110538. Устройство для автоматического регулирования формуемости смеси / А. Н. Троицкий, И. А. Тимофеев, В.Н. Никитин // Открытия. Изобретения. 1984. № 32.-4 с.
  57. Патент 2040811 РФ. Электромагнит с внешним притягивающимся якорем клапанного типа / И. А. Тимофеев и др. // Открытия. Изобретения. 1995. № 21.-5 с.
  58. Патент 2130680 РФ. Однофазный асинхронный электродвигатель / И. А. Тимофеев и др. // Открытия. Изобретения. 1999. № 14.-5 с.
  59. Патент 2196660 РФ. Способ изготовления изделий из магнитных материалов / И. А. Тимофеев и др. // Открытия. Изобретения. 2003. № 2.-6 с.



Подписано к печати Зак. Тир 100 П.л. 2,5

Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул., д. 13