Analýza magnetických akumulátorů kinetické energie

Ing. Jana Svobodová

Bachelor's thesis

Analysis of magnetic accumulators of kinetic energy.

Abstract:

Tato práce je zaměřena na analýzu magnetických akumulátorů kinetické energie vyvinutých pro centrální rozváděcí systém příze rotorových dopřádacích strojů. Centrální rozváděcí systém zajišťuje pomocí přímočarého vratného pohybu rozváděcí tyče přesné vedení příze při jejím navíjení na výstupní cívku. Při tomto pohybu dochází k vysokému namáhání rozváděcí tyče a podélnému kmitání. Magnetický akumulátor akumuluje kinetickou energii v koncových úvratích rozváděcího pohybu a tím pomáhá snížit dynamické síly na rozváděcí tyč. Cílem této práce je provést analýzu stacionárního a nestacionárního magnetického pole akumulátoru v různých uspořádáních. Následně pak navrhnout geometrii nového pólového nástavce pro navýšení magnetické síly v koncových polohách rozváděcího pohybu. Pro tyto účely byl v programu FEMM 4.2 vytvořen model, pomocí kterého byla provedena kvazistatická analýza. Při této analýze byl prováděn návrh nového pólového nástavce, který dosahuje vyšší magnetické síly než původní pólový nástavec a tím snižuje potřebný počet akumulátorů na rozváděcím systému. V programu Ansys Maxwell byl vytvořen model, pomocí kterého byla provedena magneto-dynamická analýza akumulátoru při průchodu duralové rozváděcí tyče. V této analýze byla zjišťována velikost účinků od vířivých proudů při průchodu duralové rozváděcí tyče akumulátorem. Výsledky z kvazistatické i magneto-dynamické analýzy byly následně experimentálně ověřeny. Výsledky z měření se shodovaly s hodnotami ze simulací a verifikovaly tak vytvořené modely magnetických akumulátorů různých uspořádání. Výsledkem práce je ověřený model magnetického akumulátoru pro magneto-statické a magneto-dynamické analýzy. Dále je výsledkem geometrie pólového nástavce, se kterým dochází k téměř dvojnásobné magnetické odpudivé síle a díky tomu se počet akumulátorů na dopřádacím stroji může snížit až o polovinu. V poslední části byl analyzován vliv vířivých proudů při pohybu magnetických těles na stroji a zhodnoceno jejich případné využití.

Abstract:

This thesis focuses on an analysis of magnetic accumulators of kinetic energy that were developed for the central traversing system of yarn on rotor spinning machines. By means of a reciprocally moved traversing rod, the central traversing system provides precise guiding of yarn during its winding up on the output bobbin. During this motion the traversing rod is exposed to high stress and longitudinal vibration. Magnetic accumulators accumulate kinetic energy in the reversal points of the reciprocating movement and thus helps to reduce dynamic forces of traversing rod. The aim of this work is to analyse static and dynamic magnetic field of magnetic accumulator in various layouts. Based on that the goal is to design geometry of a new pole piece for magnetic accumulator in order to increase the magnetic force in the end position of the traversing movement. For these purposes, a model in the program FEMM 4.2 was created and quasi-static analyses were performed. Results of these analyses were used for the proposal of a new pole piece, which enables higher maximal magnetic force compared the original pole piece and therefore reduces the number of accumulators to the traversing system. The model for magnetic-dynamic analysis was created in the program Ansys Maxwell. Using this model, the eddy currents effects of duralumin rod passing through the accumulator on the magnetic field were investigated. The results of quasi-static and magnetic-dynamic analyses were verified experimentally. The results of measurements and simulations were consistent and verified the created models of magnetic accumulator in different configurations. The result of this is the experimentally validated model of magnetic accumulator for the quasi-static and the magnetic-dynamic analysis. Furthermore, there was designed a more powerful pole piece with almost doubled maximal magnetic repulsive force, that enables to reduce the number of used accumulators to about half. In the last part the influence of eddy currents in the movement of the magnetic objects of the machine was analysed and their potential use was discussed.

Keywords

Magnetický akumulátor, rotorový dopřádací stroj, rozváděcí tyč, pólový nástavec, magnetická síla

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 6. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 23. 8. 2016
• Supervisor: Ing. Jan Valtera, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Bachelor programme / field:
Mechanical Engineering / Mechanical Engineering