Rdzeń bezszczotkowego silnika prądu stałego wykonany z amorficznego materiału miękkiego magnetycznego

• Autorzy: Hreczka Marek , Burlikowski Wojciech , Hetmańczyk Janusz , Kolano-Burian Aleksandra , Kolano Roman

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.09.67

Warianty tytułu

EN

Core of brushless DC motors made of amorphous soft magnetic material

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule porównano dwa prototypy bezszczotkowych silników prądu stałego (PM BLDC), których rdzenie wykonano z materiału amorficznego (ASMM) i blachy elektrotechnicznej (Fe-Si). Badania porównawcze wykonano korzystając z symulacji komputerowej w programie ANSYS i eksperymentu laboratoryjnego. Uzyskane wyniki potwierdzają, że silnik z rdzeniem amorficznym charakteryzuje się niższymi stratami i niższą temperatura obudowy silnika.

EN

This paper compares two prototypes of brushless dc motors (PM BLDC) with cores made of amorphous material (ASMM) and electrical sheet metal (Fe-Si). Comparative studies were performed using computer simulation in ANSYS and laboratory experiment. The results obtained confirm that the motor with an amorphous core has lower losses and a lower motor case temperature.

Słowa kluczowe

PL

bezszczotkowy silnik prądu stałego; PM BLDC; amorficzny materiał magnetycznie miękki; ASMM; metglas; rdzeń silnika; straty w rdzeniu

EN

brushless DC motor; PM BLDC; amorphous soft magnetic material; ASMM; metglas; motor core; core loss

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 9
• Strony: 287--292
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hreczka Marek

• Sieć Badawcza Łukasiewicz, Instytut Metali Nieżelaznych, ul Sowińskiego 5, 44-100 Gliwice

autor

Burlikowski Wojciech

• Politechnika Śląska, Katedra Mechatroniki, ul. Akademicka 10A, 44-100 Gliwice

autor

Hetmańczyk Janusz

• Politechnika Śląska, Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki, ul. Bolesława Krzywoustego 2, 44-100 Gliwice

autor

Kolano-Burian Aleksandra

• Sieć Badawcza Łukasiewicz, Instytut Metali Nieżelaznych, ul Sowińskiego 5, 44-100 Gliwice

autor

Kolano Roman

• Sieć Badawcza Łukasiewicz, Instytut Metali Nieżelaznych, ul Sowińskiego 5, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Silveyra J. M., Xu P., Keylin V., DeGeorge V., Leary A., McHenry, M. E., Amorphous and nanocomposite materials for energy-efficient electric motors, Journal of Electronic Materials, 2015, Vol. 45, No. 1, pp. 219-225, https://doi.org/10.1007/s11664-015-3968-1.
• [2] Azarewicz S., Węgliński B.: Parametry wybranych blach prądnicowych przy podwyższonej częstotliwości przemagnesowania. Zeszyty Problemowe – Maszyny elektryczne, Nr 80, 2008, s. 19-22.
• [3] Krykowski K., Silniki PM BLDC właściwości, sterowanie, aplikacje, Wydawnictwo BTC, Legionowo 2015
• [4] Dąbrowski M., Projektowanie maszyn elektrycznych prądu przemiennego, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1994.
• [5] Kolano R., Kolano-Burian A., Krykowski K., Hetmańczyk, J., Hreczka, M., Marcin P., Szynowski J., Amorphous Soft Magnetic Core for the Stator of the High-Speed PM BLDC Motor With Half-Open Slots, IEEE Transactions On Magnetics, 2016, Vol. 52, No. 6, pp. 1-5.
• [6] Yu W., Hua W., Zhang Z., High-Frequency Core Loss Analysis of High-Speed Flux-Switching Permanent Magnet Machines, Electronics 2021, Vol. 10, https://doi.org/10.3390/electronics10091076.
• [7] Dems M., Komeza K., Performance characteristics of a High-Speed Energy-Saving induction motor with an amorphous stator core, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 61 No. 6, 2014 pp. 3046-3055.
• [8] Krykowski K., Gałuszkiewicz Z., Gałuszkiewicz P., Hetmańczyk J., Całus D., High-speed permanent magnet brushless DC motors, properties and prospective applications, Przegląd Elektrotechniczny, R. 95, nr 8/2019, pp. 139-145.
• [9] Ning S.R., Gao J., Wang Y.G., Review on applications of low-loss amorphous metals in motors, Advanced Materials Research, vol.129-131, 2010, pp.1366-1371.
• [10] Hasegawa R., Applications of amorphous magnetic alloys, Materials Science and Engineering, A, Vol. 375-377, 2004, pp. 90-97, https://doi.org/10.1016/j.msea.2003.10.258.
• [11] Kolano R., Kolano-Burian A., Polak M., Szynowski J., Application of rapidly quenched soft magnetic materials in energy-saving electric equipment, IEEE Transactions On Magnetics, 2014, Vol. 50, No. 4 pp. 1-4, doi: 10.1109/TMAG.2013.2283918.
• [12] Kolano-Burian A., Red., Innowacyjne materiały do zastosowań w energooszczędnych i proekologicznych urządzeniach elektrycznych. ul. Sobińskiego 5, 44-100 Gliwice: Instytut Metali Nieżelaznych, 2015.
• [13] Krishnan R., Electric Motor Drives, Modelling, Analysis and Control, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ 2001
• [14] Miller T.J.E., Brushless Permanent and Reluctance Motors Drives, Oxford University Press, Oxford 1989.
• [15] Z. Wang, Y.Enomoto, M. Ito, R. Masaki, S. Morinaga, H. Itabashi and Sh. Tanigawa, Development of a permanent magnet motor utilizing amorphous wound cores, IEEE Transactions On Magnetics, vol. 46, no. 2, 2010, pp. 570-573
• [16] Y. Enomoto, M. Ito, H. Koharagi, R. Masaki, S. Ohiva, C. Ishihara and M.Mita, „Evaluation of experimental permanent magnet brushless motor utilizing new magnetic material for stator core teeth,” IEEE Trans. Magn., vol. 41, no. 1, 2005, pp. 4304-4308.
• [17] He T.; Zhu Z., Eastham F., Wang Y., Bin H., Wu D., Gong L., Chen J., Permanent Magnet Machines for High-Speed Applications, World Electric Vehicle Journal, Vol. 13, No. 18, 2022, https://doi.org/10.3390/wevj13010018.
• [18] Ishak D., Zhu Z. Q., Howe D., Permanent-magnet brushless machines with unequal tooth widths and similar slot and pole numbers, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 41, No. 2, 2005, pp. 584-590, doi: 10.1109/TIA.2005.844380.
• [19] United States Patent, No. 5, 804, 904, Date of Patent: Sep. 8, 1998, Samsung Electronics Co., Ltd.
• [20] Ertugrul N., Hasegawa R., Soong W. L., Gayler J., Kloeden S., Kahourzade, S., A Novel Tapered Rotating Electrical Machine Topology Utilizing Cut Amorphous Magnetic Material, IEEE Transactions On Magnetics, Vol. 51, No. 7, pp. 1-6, July 2015, doi: 10.1109/TMAG.2015.2399867.
• [21] Wach, P., Dynamics and Control of Electrical Drives, Springer2021.
• [22] ANSYS Electromagnetics Suite 2021 R1, Manual - © ANSYS, Inc.
• [23] Bertotti G., General Properties of Power Losses in Soft Ferromagnetic Materials. IEEE Transactions on Magnetics, 24, 621-630, 1988.
• [24] Wolnik T. Materiały magnetyczne miękkie wykorzystywane w magnetowodach silników tarczowych, Przegląd Elektrotechniczny, R. 92, nr 7/2016, pp. 149-155.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).