Оценка применимости синхронного электродвигателя с возбуждением постоянными магнитами в мобильной дозакладочной установке

Показана перспективность применения мобильных дозакладочных насосов малых мощностей для дозакладки технологических пустот подземных выработок, образовавшихся после закладки. Из применяемых в приводах насосов электродвигателей линейного и вращающегося принципов действия наиболее эффективными являются синхронные электродвигатели с постоянными магнитами на роторе, изготовленными из редкоземельных сплавов. Основными достоинствами применения данного типа электропривода в условиях горнодобывающего предприятия являются возможность его изготовления во взрывои влагозащищенном исполнении и подведение электропитания как от доступных в условиях горнодобывающего предприятия источников синусоидального напряжения, так и от аккумуляторных батарей. Посредством численного моделирования произведен расчет ротора синхронного электродвигателя при питании его от аккумуляторной батареи напряжением 12 В. Выбран сплав N40 редкоземельного магнита, а также количество и форма постоянных магнитов, закрепленных на роторе и обеспечивающих необходимую величину и синусоидальную форму потока возбуждения для создания электромагнитного момента на валу Mmax = 0,02 Нм, что соответствует минимальным применяемым при дозакладке мощностям. Сделан вывод о перспективности разработки данного типа привода по мере снижения стоимости применяемых материалов.

Ефимова Ю. Б. Оценка применимости синхронного электродвигателя с возбуждением постоянными магнитами в мобильной дозакладочной установке // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 2. – С. 170–181. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_2_0_170.

Ефимова Юлия Борисовна — канд. техн. наук, доцент, Новосибирский государственный технический университет, e-mail: u_b_efimova@mail.ru ORCID ID: 0000-0002-9536-9710.

1. Аглюков Х. И. Управление горным давлением с возведением высокоплотных искусственных массивов // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2004. — № 5. — С. 9—15.

2. Трубецкой К. Н., Каплунов Д. Р., Рыльникова М. В. Принципы и научно-методические основы формирования нового технологического уклада устойчивого развития горных предприятий России с подземным способом добычи руд // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2018. — Т. 5. — № 1. — С. 127—134.

3. Vasilyeva M. A. Magnetic peristaltic pumps for backfill // Eurasian Mining. 2019, no. 1, pp. 34–36. DOI: 10.17580/em.2019.01.08.

4. Kaplunov D. R. Mining with backfilling using movable backfill preparation plant / Miner's week — 2015: reports of the XXIII international scientific symposium, Moscow, 2015, pp. 385—390.

5. Каплунов Д. Р., Рыльникова М. В., Радченко Д. Н., Корнеев И. В. Передвижные закладочные комплексы в системах разработки рудных месторождений с закладкой выработанных пространств // Горный журнал. — 2013. — № 2. — С. 101—104.

6. Васильева М. А. Магнитные перистальтические насосы для закладочных работ // Известия Уральского государственного горного университета. — 2020. — № 1. — С. 150—155. DOI: 10.21440/2307-2091-2020-1-150-155.

7. Vasilyeva M. A. Equipment for generating running magnetic fields for peristaltic transport of heavy oil / International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM 2017), Saint-Petersburg, 2017, pp. 1—4. DOI: 10.1109/ICIEAM.2017.8076356.

8. Di J., Fletcher J. E., Li W., Xu H., Fan Y. Transient analysis of line-start permanent magnet linear synchronous motors // IEEE Transactions on Energy Conversion. 2021, vol. 36, no. 4, pp. 3365— 3375. DOI: 10.1109/TEC.2021.3077581.

9. Hu H. Z., Zhao J., Liu X. D., Guo Y. G. Magnetic field and force calculation in linear permanentmagnet synchronous machines accounting for longitudinal end effect // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2016, vol. 63, no. 12, pp. 7632—7643. DOI: 10.1109/ TIE.2016.2594793.

10. Huang Y., Yuan B., Xu S., Han T. Fault diagnosis of permanent magnet synchronous motor of coal mine belt conveyor based on digital twin and ISSA-RF // Processes. 2022, vol. 10, article 1679. DOI: 10.3390/pr10091679.

11. Torac I., Tutelea L., Boldea I. High performance small ALA-rotor reluctance synchronous motor: preliminary design for variable speed with key FEM validation / IEEE 20th International Power Electronics and Motion Control Conference. Brasov, Romania, 2022, pp. 87—92. DOI: 10.1109/ PEMC51159.2022.9962915.

12. Isfanuti A. S., Tutelea L. N., Boldea I. Doubly salient ferrite rotor PM single phase SM motor: FEM based optimal design and analysis / 2021 International Aegean Conference on Electrical Machines and Power Electronics (ACEMP) & 2021 International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment (OPTIM). Brasov, Romania, 2021, pp. 143—150. DOI: 10.1109/ OPTIM-ACEMP50812.2021.9590046.

13. Wu S., Wang Y., Tong W. Design and analysis of new modular stator hybrid excitation synchronous motor // CES Transactions on Electrical Machines and Systems. 2022, vol. 6, no. 2, pp. 188—194. DOI: 10.30941/CESTEMS.2022.00025.

14. Калужский Д. Л., Ефимова Ю. Б., Лаппи Ф. Э., Харитонов А. С. Методика выбора главных размеров активных частей синхронной электрической машины в условиях ограничения габаритов // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. — 2018. — № 2. — С. 191—194.

15. Kaluzhskiy D. L., Efimova Yu. B., Kharitonov A. S., Kulikov A. D. Low noise synchronous drive based on the slotless electric motor / 14th International scientific-technical Conference of Actual problems of electronic instrument engineering (APEIE), Novosibirsk. 2018, vol. 1, part 5, pp. 152—158. DOI: 10.1109/APEIE.2018.8545778.

16. Калужский Д. Л., Ефимова Ю. Б., Харитонов А. С., Куликов А. Д. Управление синхронным электроприводом на базе беспазовой электрической машины // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. — 2018. — № 2. — С. 194—197.

17. Simonov B. F., Neiman V. Y., Neiman L. A., Kordubailo A. O. Simulation modeling of operation of downhole vibration exciter EM drive // Journal of Mining Science. 2020, vol. 56, no. 3, pp. 435—444. DOI: 10.1134/S1062739120036726.

18. He M., Li W., Peng J., Yang J. Multi-layer quasi three-dimensional equivalent model of axialflux permanent magnet synchronous machine // CES Transactions on Electrical Machines and Systems. 2021, vol. 5, no. 1, pp. 3–12. DOI: 10.30941/CESTEMS.2021.00002.

19. Wilson R., Gandhi R., Kumar A., Roy R. Design and analysis of twin-rotor axial flux permanent magnet synchronous motor for electric bicycle using 3D finite element analysis / IEEE International Conference on Power Electronics, Smart Grid and Renewable Energy (PESGRE 2020), Cochin, India, 2020, pp. 1–6. DOI: 10.1109/PESGRE45664.2020.9070706.

20. Liu Y., Ni R., Zhao Y., Han S. Implementation of two-dimensional finite element analysis method in axial flux permanent magnet motor / 26th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS 2023), Zhuhai, China, 2023, pp. 4328—4333, DOI: 10.1109/ICEMS59686.2023. 10345311.