Line start permanent magnet synchronous motorrotor designing methodology

• Autorzy: Gwozdziewicz Maciej , Ciurys Marek

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.12.40

Warianty tytułu

PL

Metodyka projektowania wirnika silnika synchronicznego z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper methodology of Line Start Permanent Magnet Synchronous Motors rotor designing is proposed. The proposed methodology is based on four medium power low-voltage LSPMSM with numbers of pole pairs 2p=2, 4, 6 and 8. Both electrical properties and mechanical stresses are analysed. Electrical properties are based on magnetic field in air gap, back electromotive force and cogging torque. Mechanical stresses are considered due to centrifugal force and load torque. Proposed in the article colourful table with scores adequate to the obtained results of the investigated motor parameters can be convenient tool in machine designing.

PL

W artykule przedstawiono metodykę projektowania wirnika silników synchronicznych z magnesami trwałymi. Zaproponowana metodyka projektowania bazuje na silnikach typu LSPMSM średniej mocy niskiego napięcia o liczbie biegunów 2p=2, 4, 6 i 8. W trakcie badań brano pod uwagę zarówno właściwości elektromagnetyczne jak i również naprężenia mechaniczne. Właściwości elektromagnetyczne bazują na dystrybucji pola magnetycznego w szczelinie powietrznej, siły elektromotorycznej i momencie zaczepowym. Naprężenia mechaniczne bazują na siłach odśrodkowych oraz momencie obciążenia. Zaproponowano przedstawienie wyników badań w formie kolorowych tabel ułatwiających analizę otrzymanych wyników.

Słowa kluczowe

EN

LSPMSM; permanent magnet; synchronous motor; mechanical stresses

PL

LSPMSM; magnes trwały; silnik synchroniczny; naprężenie mechaniczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 12
• Strony: 220--227
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gwozdziewicz Maciej

• Electrical Engineering Faculty at Wroclaw University of Science and Technology, Wybrzeze Stanislawa Wyspianskiego 27, 50-370 Wroclaw

• https://orcid.org/0000-0002-8725-6679

autor

Ciurys Marek

• Electrical Engineering Faculty at Wroclaw University of Science and Technology, Wybrzeze Stanislawa Wyspianskiego 27, 50-370 Wroclaw

• https://orcid.org/0000-0002-7811-2198

Bibliografia

• [1] De Almeida, A.T.; Ferreira, F.J.T.E.; Fong, J.A.C. Standards for Efficiency of Electric Motors. IEEE Ind. Appl. Mag. 2011, 17, 12–19, doi:10.1109/MIAS.2010.939427.
• [2] De Almeida, A.T.; Ferreira, F.J.T.E.; Baoming, G. Beyond Induction Motors—Technology Trends to Move Up Efficiency. IEEE Trans. Ind. Appl. 2014, 50, 2103–2114, doi:10.1109/TIA.2013.2288425.
• [3] De Almeida, A. T.; Ferreira, F.J.T.E.; Duarte, A. Q. Technical and Economical Considerations on Super High-Efficiency Three-Phase Motors. IEEE Transactions on Industry Applications 2014, vol. 50, no. 2, 1274-1285, doi: 10.1109/TIA.2013.2272548.
• [4] Gieras, J.F. Permanent Magnet Motor Technology: Design and Applications, Third Edition; 3rd edition.; CRC Press: Boca Raton, 2009; ISBN 978-1-4200-6440-7.
• [5] Fei, W.; Luk, P.C.K.; Ma, J.; Shen, J.X.; Yang, G. A High-Performance Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor Amended From a Small Industrial Three-Phase Induction Motor. IEEE Transactions on Magnetics 2009, vol. 45, no. 10, 4724-4727, doi: 10.1109/TMAG.2009.2022179.
• [6] Aliabad, A. D.; Ghoroghchian, F. Design and Analysis of a Two-Speed Line Start Synchronous Motor: Scheme One. IEEE Transactions on Energy Conversion 2016, vol. 31, no. 1, 366- 372, doi: 10.1109/TEC.2015.2481929.
• [7] Knight, A.M.; McClay, C.I. The design of high-efficiency line-start motors. IEEE Transactions on Industry Applications 2000, vol 36, issue 6, 1555–1562, doi: 10.1109/28.887206.
• [8] Li, L.; Fu, W.; Niu, S. Novel Steel-Bar Starting Cage Line-Start Permanent Magnet Machine With Spoke-Type Insulation Layers. IEEE Transactions on Magnetics 2022, vol. 58, no. 8, 1-5, doi: 10.1109/TMAG.2022.3154973.
• [9] Dinh, B. M.; Tien, H. M. Maximum efficiency design of line start permanent magnet synchronous motor. 2016 IEEE International Conference on Sustainable Energy Technologies (ICSET), Hanoi, 2016, 350-354, doi: 10.1109/ICSET.2016.7811808.
• [10] Ugale, R. T.; Chaudhari, B. N. Rotor Configurations for Improved Starting and Synchronous Performance of Line Start Permanent-Magnet Synchronous Motor. IEEE Transactions on Industrial Electronics 2017, vol. 64, no. 1, 138-148, doi: 10.1109/TIE.2016.2606587.
• [11] Zawilak T.; Gwozdziewicz, M. Demagnetization Process in Line Start Permanent Magnet Synchronous Motor. 2018 International Symposium on Electrical Machines (SME), 2018, 1-5, doi: 10.1109/ISEM.2018.8442933.
• [12] Zawilak, T.; Antal, L. Porównanie silnika indukcyjnego z silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi i rozruchem bezpośrednim. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej 2005, 58, Studia i Materiały, no. 25, 212-221, https://www.researchgate.net/publication/242761348_POROW NANIE_SILNIKA_INDUKCYJNEGO_Z_SILNIKIEM_SYNCHR ONICZNYM_Z_MAGNESAMI_TRWALYMI_I_ROZRUCHEM_B EZPOSREDNIM.
• [13] Tian, M.; Wang, X.; Wang, D.; Zhao, W.; Li, C. A Novel Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor With 6/8 Pole Changing Stator Winding. IEEE Transactions on Energy Conversion 2018, vol. 33, no. 3, 1164-1174, doi: 10.1109/TEC.2018.2826550.
• [14] Knypiński, Ł.; Pawełoszek, K.; Le Menach, Y. Optimization of Low-Power Line-Start PM Motor Using Gray Wolf Metaheuristic Algorithm. Energies 2020, 13, 1186. https://doi.org/10.3390/en13051186.
• [15] Zhou, Y.; Huang, K.; Sun, P.; Dong, R. Analytical Calculation of Performance of Line-Start Permanent-Magnet Synchronous Motors Based on Multidamping-Circuit Model. IEEE Transactions on Power Electronics 2021, vol. 36, no. 4, 4410- 4419, doi: 10.1109/TPEL.2020.3025172.
• [16] Jedryczka, C.; Wojciechowski, R. M.; Demenko, A. The influence of squirrel cage geometry on synchronization of line start permanent magnet synchronous motor. 9th IET International Conference on Computation in Electromagnetics (CEM 2014), 2014, 1-2, doi: 10.1049/cp.2014.0235.
• [17] Hassanpour Isfahani, A.; Vaez-Zadeh, S. Effects of Magnetizing Inductance on Start-Up and Synchronization of Line-Start Permanent-Magnet Synchronous Motors. IEEE Transactions on Magnetics 2011, 47, no. 4, 823-829, doi: 10.1109/TMAG.2010.2091651.
• [18] Bao, Y.; Mehmood, W.; Feng, X. Super premium efficiency Line Start Permanent Magnet Synchronous Motor: Design, test and comparison. 2012 Petroleum and Chemical Industry Conference (PCIC), 2012, 1-7, doi: 10.1109/PCICON.2012.6549645.
• [19] Gwozdziewicz, M.; Zawilak, J. Induced pole permanent magnet synchronous motor. 2017 International Symposium on Electrical Machines (SME), Naleczow, 2017, 1-4, doi: 10.1109/ISEM.2017.7993543.
• [20] Gwozdziewicz, M.; Jankowska, K. Analysis of a new concept of Line Start Permanent Magnet Synchronous Motor. Przeglad Elektrotechniczny 2022, R.98, no. 8/2022, 168-173, doi:10.15199/48.2022.08.31.
• [21] Gwozdziewicz, M.; Zawilak, J. Limitation of torque ripple in medium power line start permanent magnet synchronous motor. Przeglad Elektrotechniczny 2017, R.93, no.6/2017, 1-4, doi: 10.15199/48.2017.06.01.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).