Analysis and experimental verification of dual star permanent magnet synchronous motor with rotor back iron made of soft magnetic composite

• Autorzy: Jędryczka Cezary , Kapelski Dariusz , Janiszewski Dariusz , Krystkowiak Michał , Danielczyk Dawid

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2019.07.03

Warianty tytułu

PL

Analiza i weryfikacja eksperymentalna sześciofazowego silnika synchronicznego z magnesami stałymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The research conducted at Poznan University of Technology with cooperation the Tele- and Radio Research Institute deals with finite element analysis of six-phase, dual star permanent magnet synchronous motor. To reduce eddy current losses in the rotor of the machine the rotor back iron segments have been made of soft magnetic composite (SMC). SMC are composites of iron powder particles separated with an electrically insulated layer. This technology has many advantages in relation to classical laminated core solutions; among other lower manufacturing costs due to simpler technology and reduced eddy current losses out of order times lower conductivity. The mathematical model of machine utilizes field circuit approach assuming planar symmetry of the machine. The magnetic properties of the applied SMC material have been introduced into the model basing on BH curves and unit losses vs. frequency characteristics measured at Tele- and Radio Research Institute. Accuracy of developed numerical model has been verified by measurements of the machine performance under normal and drive fault conditions tested on the elaborated research stand.

PL

Prezentowane badania, prowadzone na Politechnice Poznańskiej we współpracy z Instytutem Tele- i Radiotechnicznym dotyczą analizy i weryfikacji eksperymentalnej sześciofazowego silnika synchronicznego z magnesami stałymi. W celu ograniczenia strat związanych z występowaniem prądów wirowych w obwodzie magnetycznym wirnika maszyny jego segmenty wykonano z miękkiego kompozytu magnetycznego (SMC). W stosunku do powszechnie stosowanych rdzeni laminowanych technologia proszkowych materiałów SMC posiada wiele zalet. Między innymi dzięki znacznie większej rezystywności materiały te pozwalają ograniczyć straty wiroprądowe w rdzeniu, a dzięki uproszczeniu technologii wytwarzania możliwe jest ograniczenie kosztów produkcji. W polowo obwodowym modelu maszyny założono symetrię płaszczyznową obwodu magnetycznego maszyny oraz uwzględniono magnetyczne właściwości zastosowanego materiału SMC na podstawie krzywych BH oraz charakterystyk stratności zmierzonych w Instytucie Tele- i Radiotechnicznym. Dokładność opracowanego modelu numerycznego została zweryfikowana poprzez pomiary wybranych parametrów testowanej maszyny przeprowadzone na opracowanym stanowisku badawczym.

Słowa kluczowe

EN

multiphase permanent magnet synchronous motor; multi-inverter supply; finite element analysis

PL

wielofazowa maszyna z magnesami trwałymi; falownik wielofazowy; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 95, nr 7
• Strony: 12--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jędryczka Cezary

• Poznan University of Technology, Institute of Electrical Engineering and Electronics, Piotrowo 3a St., 60-965, Poznan, Poland

autor

Kapelski Dariusz

• Tele and Radio Research Institute, Ratuszowa 11 St., 03-540 Warsaw, Poland

autor

Janiszewski Dariusz

• Poznan University of Technology, Institute of Electrical Engineering and Electronics, Piotrowo 3a St., 60-965, Poznan, Poland

autor

Krystkowiak Michał

• Poznan University of Technology, Institute of Electrical Engineering and Electronics, Piotrowo 3a St., 60-965, Poznan, Poland

autor

Danielczyk Dawid

• Poznan University of Technology, Institute of Electrical Engineering and Electronics, Piotrowo 3a St., 60-965, Poznan, Poland

Bibliografia

• [1] A.M. EL-Refaie, (2010), "Fractional-Slot Concentrated-Windings Synchronous Permanent Magnet Machines: Opportunities and Challenges", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 57, no. 1, 2010, pp. 107-121, doi:10.1109/TIE.2009.2030211.
• [2] C. Jedryczka, (2017), "Comparative analysis of the three- and six-phase fractional slot concentrated winding permanent magnet machines", COMPEL - The International Journal For Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, vol. 36, no. 3, pp. 811-823.
• [3] F. Magnussen, H. Lendenmann, (2007), "Parasitic Effects in PM Machines With Concentrated Windings", IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 43, no. 5, pp. 1223-1232, 2007, doi: 10.1109/TIA.2007.904400.
• [4] D. Biało, (2001), „Wytwarzanie kompozytów w procesach metalurgii proszków (Manufacturing of composites by the powder metallurgy route)”. Composites 1, pp. 89–92 (2001).
• [5] M. Najgebauer , J. Szczygłowski, B. Ślusarek, M. Przybylski, A. Kapłon, J. Rolek (2018), "Magnetic Composites in Electric Motors", In: Mazur D., Gołębiowski M., Korkosz M. (eds) Analysis and Simulation of Electrical and Computer Systems. Lecture Notes in Electrical Engineering, vol 452. Springer, Cham.
• [6] C. Xiao, W. Jiabin, P. Vipulkumar, L. Panagiotis, (2016) "A Nine-Phase 18-Slot 14-Pole Interior Permanent Magnet Machine With Low Space Harmonics for Electric Vehicle Applications", IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 31, no. 3, September 2016.
• [7] M. Janaszek, (2016), "Structures of vector control of n-phase motor drives based on generalized Clarke transformation", Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences, vol. 64, no. 4, 2016, doi: 10.1515/bpasts-2016-0094.
• [8] P. Di Barba, M. Mognaschi, S. Wiak, M. Przybylski, B. Slusarek, (2018), "Optimization and measurements of switched reluctance motors exploiting soft magnetic composite", International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, vol. 57, no. S1, pp. 83-93, 2018.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).