Analysis of the influence of the parameters of a new low-loss magnetic material of the stator core on the efficiency of a high speed electric motor

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

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.10.33

Warianty tytułu

PL

Analiza wpływu parametrów nowego materiału magnetycznego o niskiej stratności rdzenia stojana na sprawność silnika elektrycznego szybkoobrotowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper a simulational comparison between two low loss amorphous soft magnetic materials is presented. Comparison is based on evaluation of basic properties of a PMBLDC high-speed motor in which the stator core is made of one of them. The reference material is METGLAS which parameters are based on ANSYS Library material Metglas - 2605HB1M. The second one is a NEW MATERIAL (Fe73,8Ni5Nb2,6Cu0,6Si9B9) developed in our laboratory. ANSYS MOTOR-CAD software is employed in the simulation.

PL

W artykule przedstawiono symulacyjne porównanie dwóch niskostratnych amorficznych materiałów magnetycznie miękkich. Porównanie opiera się na ocenie podstawowych właściwości szybkoobrotowego silnika PMBLDC, w którym rdzeń stojana wykonany jest z jednego z nich. Materiałem referencyjnym jest METGLAS, którego parametry bazują na materiale ANSYS Library Metglas - 2605HB1M. Drugi to NOWY MATERIAŁ (Fe73,8Ni5Nb2,6Cu0,6Si9B9) opracowany w naszym laboratorium. Do symulacji wykorzystano oprogramowanie ANSYS MOTOR-CAD.

Słowa kluczowe

EN

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

PL

bezszczotkowy silnik prądu stałego; PM BLDC; amorficzny materiał magnetycznie miękki; metglas; technologia wytwarzania rdzenia

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 10
• Strony: 168--172
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 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

Dudek-Burlikowska Marta

• Politechnika Śląska, Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn, ul. Konarskiego 18A, 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] Wach, P., Dynamics and Control of Electrical Drives, Springer 2021.
• [3] 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
• [4] 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.
• [5] Wolnik T. Materiały magnetyczne miękkie wykorzystywane w magnetowodach silników tarczowych, Przegląd Elektrotechniczny, R. 92, nr 7/2016, pp. 149-155.
• [6] 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.
• [7] 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.
• [8] Hreczka M., Kolano R., Kolano-Burian A., Burlikowski W., Hetmańczyk J., Analysis of losses in the high-speed PM BLDC motor with open slot stator core made of amorphous soft magnetic material, COMPEL - The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering (2023),, Vol. 42 No. 4, pp. 831-845, https://doi.org/10.1108/COMPEL-09-2022-0310
• [9] R. Kolano, A. Kolano-Burian, M. Polak, and J. Szynowski, Application of rapidly quenched soft magnetic materials in energy-saving electric equipment, IEEE Trans. Magn., vol. 50, no. 4, Apr. 2014, Art. ID 2004804.
• [10] Tianran He, Ziqiang Zhu , Fred Eastham, Yu Wang, Hong Bin, Di Wu, Liming Gong and Jintao Chen, “Permanent Magnet Machines for High-Speed Applications” World Electr. Veh. J. 2022, Vol. 13, No. 18.
• [11] R. Hasegawa, Applications of amorphous magnetic alloys, Mater. Sci. Eng., A, vols. 375-377, pp. 90-97, Jul. 2004.
• [12] Bertotti, G. General properties of power losses in soft ferromagnetic materials, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 24 No. 1, pp. 621-630, 1988.
• [13] Ertugrul, N., Hasegawa, R., Soong, W. L., Gayler, J., Kloeden, S., and 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.
• [14] Motor-CAD 23R1 Manual (27/02/2023).

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).