Design of high-speed permanent magnet machines

• Autorzy: Gieras Jacek F.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2019.12.01

Warianty tytułu

PL

Projektowanie maszyn wysokoobrotowych o magnesach trwałych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The actual trend in high speed electromechanical drives technology is to use permanent magnet (PM) brushless motors The following issues, which are essential in electromagnetic, mechanical and thermal design of high-speed PM brushless motors have been discussed: 1) main dimensions and sizing procedure, 2) mechanical requirements, 3) stator design guidelines including bad practices, 4) rotor design guidelines, 5) retaining sleeves (cans), 6) losses in the rotor, 7) thermal and cooling issues.

PL

We współczesnych napędach elektromechanicznych wysokiej prędkości stosowane są głównie silniki bezszczotkowe o magnesach trwałych. W artykule przedstawiono najważniejszcze problemy wystepujące w projektowaniu tych maszyn: 1) wymiary główne, 2) wymagania mechaniczne,3) projektowanie stojana z uwzględnieniem złych praktyk, 4) projektowanie wirnika, 5) tuleja nieferromagnetyczna wirnika, 6) straty w wirniku, 7) zagadnienia cieplne oraz chłodzenie.

Słowa kluczowe

EN

high-speed electrical machines; permanent magnet; design; main dimensions; losses; requirements; retaining sleeve

PL

maszyny elektryczne wysokiej prędkości; magnesy trwałe; wymiary główne; straty; wymagania; tuleja wirnika

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 95, nr 12
• Strony: 1--8
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gieras Jacek F.

• Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy, Instytut Inzynierii Elektrycznej, Al. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz, Poland

Bibliografia

• [1] Arkkio A., Jokinen T., Induction and permanent magnet synchronous machines for high-speed applications, in Proc. ICEMS’15, Nanjing, China, 2015, 871-876.
• [2] Boglietti, A., Pastorelli, M., Profumo, F., High speed brushless motors for spindle drives, in Proc. Int Conf on Synchronous Machines SM100, vol 3, Zurich, Switzerland, 1991, 817–822.
• [3] Cho, H.W., Yoon, A., Renner, N.J., Haran, K.S., Detailed electromagnetic analysis of a high specific power slotless permanent magnet motor with imbalanced armature windings, in Proc. COMPUMAG’17, Daejon, Korea, 2017, paper PB-M4-8.
• [4] Dabrowski, M., Construction of Electrical Machines, in Polish, Warsaw, Poland: WNT, 1977.
• [5] Dunkerley, S., On the whirling and vibration of shafts, Proc. of the Royal Soc. of London, vol. 54, 1893, 365–370.
• [6] Gieras, J.F., Koenig, A.C., Vanek, L.D., Calculation of eddy current losses in conductive sleeves of synchronous machines, in Proc. Int Conf on El. Machines ICEM’08, Vilamoura, Portugal, paper ID 1061, 1998.
• [7] Gieras, J.F., High-speed motors, in Permanent Magnet Motor Technology: Design and Applications, 3rd ed. Boca Raton, FL, USA: CRC Taylor & Francis, chapter 9, 2010, 403-445.
• [8] Gieras, J.F., Design of Permanent Magnet Brushless Motors for high Speed Applications, Invited Keynote Speech No 2, ICEMS’14, Hanghzou, China, 2014.
• [9] Gieras, J.F., Woo, B.C., Kang, D.H., Selected aspects of design of high-speed permanent magnet brushless machines, in Proc. ICEMS 2018, Jeju Island, Korea, 2018, S2-0186, 943-948.
• [10] Kawashima, K., Shimada, A., Spindle motors for machine tools. Mitsubishi, Electric Advance, September 2003, 17-19.
• [11] Richter, R., Elektrische Machinen, Band I, 3 Auflage, Basel, Switzerland: Birkhauser Verlag, 1967.
• [12] Rao, J.S., Rotor Dynamics, 3rd ed. New Delhi, India: New Age Int. Publishers, 1983.
• [13] Robinson, R.C., Rowe, I., Donelan, L.E., The calculations of can losses in canned motors, AIEE Trans. PAS, Part III, June 1957, 312–315.
• [14] Saari J., Arkkio, A., Losses in high speed asynchronous motors, in Proc. Int. Conf. on Elec. Machines ICEM’94, vol 3, Paris, France, 1994, 704–708.
• [15] Shen, J.X., High-speed permanent magnet AC machines and vehicle applications, Keynote Speech, in Proc. ICEMS 2018, Jeju Island, Korea, 2018.
• [16] Han, T., Wang, Y.C., Qin, X.F., Shen, J.X., Investigation of various rotor retaining sleeve structures in high-speed PM brushless motors, in Proc. ICEMS 2018, Jeju Island, Korea, 2018, I1-1320, 109-114.
• [17] Takahashi, T., Koganezawa, T., Su, G., Ohyama, K., A super high-speed PM motor drive system by a quasi-current source inverter, IEEE Trans. on Industry Applications, vol. 30, issue 3, March 1994, 683–690.
• [18] Tenconi, A., Vaschetto, S., Vigliani, A., Electrical machines for high-speed applications: Design considerations and tradeoffs, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 61, issue 6, June 2014, 3022–3029.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).