Bezżłobkowy 1-fazowy generator małej mocy o strumieniu osiowym z magnesami trwałymi

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

Warianty tytułu

EN

1-phase slotless axial flux generator with permanent magnets for small-scale

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedmiotem badań w niniejszym artykule jest prototyp generatora tarczowego, przewidzianego do zastosowania w małej elektrowni wiatrowej. Przedstawiono pomiary i obliczenia numeryczne ważniejszych parametrów funkcjonalnych takich jak: sprawność, moc wyjściowa, moment elektromagnetyczny i siłę magnetyczną wywieraną w kierunku osiowym na wirnik generatora tarczowego o strumieniu osiowym, z magnesami ferrytowymi. Zbudowany prototyp generatorów o 4 biegunach stojana i wirnika posiada jednofazowe uzwojenie bezżłobkowe. W badanym generatorze zastosowano magnesy trwałe o przekroju prostokątnym oraz cewki owalne. Zasadniczym parametrem generatora jest napięcie rotacji, które powinno być wystarczająco wysokie do naładowania określonej liczby akumulatorów. Do obliczeń pola magnetycznego zastosowano metodę trójwymiarową (3-D) bazujący na metodzie elementów skończonych (MES).

EN

The design and development of an axial-flux ferrite magnet slotless generator for use a small-scale wind turbine is described. The 4/4-pole and one-phase machine is designed for simplicity and ease of manufacture and consist one slotless stator disc. The generator produces approx. 12W at 1000rpm with electrical efficiency up to 46%. Because the efficiency of the machine is important, the power curve characteristics and voltage produces by generator are investigated. Finally, the finite element results are compared with measurements on a prototype. The calculated values coincide very well with the experimental results.

Słowa kluczowe

PL

generatory jednofazowe ze strumieniem osiowym; małe turbiny wiatrowe; sprawność

EN

one-phase axial-flux machine; ferrite magnet generator; wind turbine application; efficiency

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 4(104)
• Strony: 9--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Młot A.

• Politechnika Opolska, Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki

autor

Korkosz M.

• Politechnika Rzeszowska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki

autor

Łukaniszyn M

• Politechnika Opolska, Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki

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, pp. 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, Vol. 46, No. 12, December 2010, pp. 4101-4107
• [3]. Khan M.A., Pillay P., Batane N.R., Morrison D.J.: Prototyping a composite SMC/steel axial-flux PM wind generator. Industry Applications Conference, 41st IAS Annual Meeting, IEEE, Vol. 5, October 2006, pp. 2374-2381
• [4]. Hsieh Min-Fu., Dorrell D.G., Ekram S.: Cogging torque reduction in axial flux machines for small wind turbines. Industrial Electronics, 35th Annual Conference, IEEE, November 2009, pp. 4435-4439
• [5]. Ani S.O., Polinder H., FerreiraJ. A.: Energy yield of two generator system for small wind turbine application. IEEE International Electric Machines and Drives Conference, IEMDC, May 2011, pp. 735-740
• [6]. Louie H.: Experiences in the construction of open source low technology off-grid wind turbines. Power and Energy Society General Meeting, IEEE, July 2011, pp. 1-7
• [7]. 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, pp. 1-6
• [8]. Gerlando A., Foglia G., Iacchetti M., Perini R.: Axial flux PM machines with concentrated armaturę windings: Design analysis and test validation of wind energy generators. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 58, No. 9, September 2011, pp. 3795-3805
• [9]. Yicheng C., Pragasen P.: Axial-flux PM wind generator with a soft magnetic composite core. Industry Applications Conference, Fourtieth IAS Annual Meeting, IEEE, Vol. 1, October 2005, pp. 231-237
• [10]. Javadi S., Mirsalim M.: Design and analysis of 42-V coreless axial-flux permanent–magnet generators for automotive applications. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 46, No. 4, April 2010, pp. 1015-1023
• [11]. Bumby J.R., Stannard N., Dominy J., McLeod N.: A permanent magnet generator for small scale wind and water turbines. Electrical Machines, IEEE, September 2008, pp. 1-6
• [12]. Mendrela E., Moch J., Paduch P.: Właściwości elektromechaniczne bezszczotkowego silnika tarczowego prądu stałego. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej,Nr 50, Studia i Materiały Nr 22, 2000, s.189-198
• [13]. Glinka T., Wolnik T., Król E.: Silnik tarczowy z wirnikiem wewnętrznym – obliczenia obwodu elektromagnetycznego.Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, Nr 92, 2011, s.23-28
• [14]. Glinka T., Król E., Wolnik T.: Model polowy bezrdzeniowej maszyny tarczowej. Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, Nr 86, 2010, s.187-190
• [15]. Glinka T., Tomaszkiewicz W.: Silniki tarczowe. Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, Nr 80, 2008, s.232-237
• [16]. Glinka T., Jakubiec M.: Rozwiązania silników tarczowych. Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, Nr 77, 2007, s.243-249
• [17]. Glinka T., Król E., Białas A., Wolnik T.: Silniki tarczowe z magnesami trwałymi. Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, Nr 87, 2010, s.63-68
• [18]. Cierzniewski P.: Bezrdzeniowy silnik tarczowy z magnesami trwałymi.. Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, Nr 77, 2007, s.161-166
• [19]. Hosseini S.M., Agha-Mirsalim M., Mizaei M.: Design, prototyping and analysis of a low-cost disk permanent magnet generator with rectangular flatshaped magnets. Iranian Journal of Science and Technology, Transaction B, Engineering, No. B3, 2008, pp. 191-203
• [20]. Flux 11.1Documentation, 2012, Cedrat Group
• [21]. 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, 17-22 September 2011, pp.1576-1581