Thermal analysis of a PMSM using fea and lumped parameter modeling

• Autorzy: Mynarek P. , Kowol M.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.15.031.3831

Warianty tytułu

PL

Analiza cieplna silnika PMSM za pomocą metody elementów skończonych oraz schematu cieplnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Permanent magnet synchronous motors are often used in hybrid electric vehicles due to the high power density. Overheating in a PMSM motor can cause negative effects on the work of permanent magnets and a significant shortening of the life of the machine due to the phenomenon of the thermal ageing of insulation. Therefore, it is extremely important to know the exact temperature distribution in different parts of the electrical machine under various operating conditions. This paper presents a lumped parameter thermal model and FE model of a permanent magnet synchronous motor. A method for the homogenization of a stator winding is also described. In order to validate the accuracy of the calculation results, measurements on the physical model of the machine were carried out.

PL

Silniki synchroniczne z magnesami trwałymi dzięki dużej gęstości mocy są coraz chętniej wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu. Zbyt duże nagrzewanie silnika PMSM może wpływać negatywnie na pracę magnesów trwałych oraz spowodować skrócenie czasu życia maszyny w wyniku termicznego starzenia się izolacji. Dlatego też niezmiernie ważna jest dokładna znajomość rozkładu temperatury w poszczególnych częściach maszyny elektrycznej, w różnych jej stanach pracy. W artykule przedstawiono analizę cieplną silnika synchronicznego z magnesami trwałymi przeprowadzoną metodą schematów cieplnych, jak również metodą elementów skończonych (MES). Opisano także metodę homogenizacji uzwojeń wsypywanych. Wyniki symulacji komputerowych zostały zweryfikowane pomiarowo na obiekcie rzeczywistym silnika.

Słowa kluczowe

EN

PMSM; thermal analysis; homogenization

PL

silnik PMSM; analiza cieplna; homogenizacja

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika
• Rocznik: 2015
• Tom: Y. 112, iss. 1-E
• Strony: 97--107
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., tab., wz., wykr., rys.

Twórcy

autor

Mynarek P.

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

autor

Kowol M.

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

Bibliografia

• [1] Idoughi L., Mininger X., Bouillault F., Bernard L., Hoang E., Thermal Model with Winding Homogenization and FIT Discretization for Stator Slot, IEEE Transactions on Magnetics, December 2011, Vol. 47, No. 12, pp. 4822–4826.
• [2] Kowol M., Mynarek P., Kołodziej J., Application of LabVIEW environment for permanent magnet synchronous motor testing, Poznan University of Technology, Academic Journals, Electrical Enginnering, Computer Applications in Electrical Enginnering, Issue 75, Poznań 2013, pp. 49–56.
• [3] Lee B., Kim K., Jung J., Hong J., Kim Y., Temperature Estimation of IPMSM Using Thermal Equivalent Circuit, IEEE Transactions on Magnetics, November 2012, Vol. 48, No. 11, pp. 2949–2952.
• [4] Nategh S., Wallmark, O., Leksell M., Zhao S., Thermal Analysis of a PMaSRM Using Partial FEA and Lumped Parameter Modeling, IEEE Transactions on Energy Conversion, June 2012, Vol. 27, No. 2, pp. 477–488.
• [5] Simpson N., Wrobel R., Mellor P.H., Estimation of Equivalent Thermal Parameters of Impregnated Electrical Windings, IEEE Transactions on Industry Applications, Nov.–Dec. 2013, Vol. 49, No. 6, pp. 2505–2515.
• [6] Wrobel R., Mellor P.H., McNeill N., Staton D.A., Thermal Performance of an Open-Slot Modular-Wound Machine with External Rotor, IEEE Transactions on Energy Conversion, 2010, Vol. 25, No. 2, pp. 403–411.
• [7] Wrobel R., Mellor P.H., Thermal Design of High-Energy-Density Wound Components, IEEE Transactions on Industrial Electronics, September 2011, Vol. 58, No. 9, pp. 4096–4104.