Analysis of integral parameters in a single-phase slotless axial-flux machine used in small wind turbines

• Autorzy: Młot A. , Korkosz M. , Łukaniszyn M.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.15.088.3920

Warianty tytułu

PL

Analiza parametrów funkcjonalnych w jednofazowym bezżłobkowym generatorze wiatrowym o strumieniu osiowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The design of a ferrite magnet generator with trapezoidal shaped permanent magnets and coils for a wind turbine is studied. Based on the 3-D finite element analysis (FEA), the electromagnetic performances of the two generator prototypes and a simple design modification for one of the axial-flux generator prototypes are analyzed. The best generator is chosen from a range of designs, where the goal is to increase the voltage generated by the 8/8 pole and a single-phase slotless machine. Experimental results from a small size prototype machine validate the 3-D FEA models presented, and hence give confidence in their use for design.

PL

W niniejszym artykule omówiono konstrukcje jednofazowych bezżłobkowych generatorów tarczowych o 8 biegunach stojana i wirnika przeznaczonych do małych elektrowni wiatrowych. W badanych generatorach zastosowano magnesy w kształcie trapezoidalnym, a także cewki trapezoidalne. W celu zobrazowania wpływu geometrii na parametry funkcjonalne generatora oraz uzyskanie wyższej wartości napięcia rotacji w uzwojeniu dokonano modyfikacji obwodu magnetycznego jednej z analizowanych konstrukcji. Do obliczeń pola magnetycznego wykorzystano program trójwymiarowy (3D) oparty na metodzie elementów skończonych (MES). Zaprezentowano wyniki obliczeń numerycznych i wybrane wyniki badań laboratoryjnych.

Słowa kluczowe

EN

axial flux generator; wind turbine generator; efficiency; finite element analysis

PL

maszyny ze strumieniem osiowym; małe turbiny wiatrowe; sprawność; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika
• Rocznik: 2015
• Tom: Y. 112, iss. 2-E
• Strony: 61--71
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., il., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Młot A.

• Faculty of Electrical Engineering, Automatic Control and Informatics, Opole University of Technology

autor

Korkosz M.

• The Faculty of Electrical and Computer Engineering, Rzeszow University of Technology

autor

Łukaniszyn M.

• Faculty of Electrical Engineering, Automatic Control and Informatics, Opole University of Technology

Bibliografia

• [1] Parviainen A., Pyrhonen J., Kontkanen P., Axial flux PM generator with concentrated winding for small wind power applications, Electric Machines and Drives, IEEE, 2005, 1187-1191.
• [2] Vansompel H., Sergeant P., Dupre L., Optimized design considering the mass influence of an axial flux permanent-magnet synchronous generator with concentrated pole windings, IEEE Transactions on Magnetics, December 2010, Vol. 46(12), 4101-4107.
• [3] Khan M.A., Pillay P., Batane N.R., Morrison D.J., FPGA Prototyping a composite SMC/steel axial-flux PM wind generator, Industry Applications Conference, 41st IAS Annual Meeting, IEEE, October 2006, Vol. 5, 2374-2381.
• [4] Ani S.O., Polinder H., Ferreira J.A., Energy yield of two generator system for small wind turbine application, IEEE International Electric Machines and Drives Conference, IEMDC, May 2011, 735-740.
• [5] Louie H., Experiences in the construction of open source low technology off-grid wind turbines, Power and Energy Society General Meeting, IEEE, July 2011, 1-7.
• [6] Andriollo M., Bertoli M., Martinelli G., Morini A., Torella A., Permanent magnet axial flux disc generator for small wind turbines, Electrical Machines, ICEM, IEEE, September 2008, 1-6.
• [7] Gerlando A., Foglia G., Iacchetti M., Perini R., Axial-flux PM machines with concentrated armature windings: Design analysis and test validation of wind energy generators, IEEE Transactions on Industrial Electronics, September 2011, Vol. 58(9), 3795-3805.
• [8] Yicheng C., Pragasen P., Axial-flux PM wind generator with a soft magnetic composite core, Industry Applications Conference, Fortieth IAS Annual Meeting, IEEE, October 2005, Vol. 1, 231-237.
• [9] Javadi S., Mirsalim M., Design and analysis of 42-V coreless axial-flux permanent-magnet generators for automotive applications, IEEE Transactions on Magnetics, April 2010, Vol. 46(4), 1015-1023.
• [10] Bumby J.R., Stannard N., Dominy J., McLeod N., A permanent magnet generator for small scale wind and water turbines, IEEE, September 2008, 1-6.
• [11] Glinka T., Wolnik T., Król E., Silnik tarczowy z wirnikiem wewnętrznym – obliczenia obwodu elektromagnetycznego, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, 2011, Nr 92, 23-28.
• [12] Glinka T., Jakubiec M., Rozwiązania silników tarczowych, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, 2007, Nr 77, 243-249.
• [13] Glinka T., Król E., Białas A., Wolnik T., Silniki tarczowe z magnesami trwałymi, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, 2010, Nr 87, 63-68.
• [14] Hosseini S.M., Agha-Mirsalim M., Mizaei M., Design, prototyping and analysis of a low-cost disk permanent magnet generator with rectangular flat-shaped magnets, Iranian Journal of Science and Technology, Transaction B, Engineering, 2008, No. B3, 191-203.
• [15] Giangrande P., Cupertino F., Pellegrino G., Ronchetto D., Gerada C., Sumner M., Analysis of two-part rotor, axial flux permanent magnet machines, Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), IEEE, September 2011, 1576-1581.