High-speed Permanent Magnet Brushless DC Motors, properties and prospective applications

• Autorzy: Krykowski Krzysztof , Gałuszkiewicz Zbigniew , Gałuszkiewicz Patryk , Hetmańczyk Janusz , Całus Dariusz

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2019.08.30

Warianty tytułu

PL

Właściwości i potencjalne zastosowania silnika wysokoobrotowego PM BLDC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes motors used in high-speed electrical drives. Additionally, basic facts describing the PM BLDC motor have been given, focusing in particular on its design and construction as well as on its performance assessment. The paper also presents a comparative analysis of induction motors and permanent magnet motors. Moreover, various possibilities of application and innovative uses of the PM BLDC motor have been explored, like the use of the motor in a reverse scenario as a kinetic energy storage bank.

PL

W publikacji zaprezentowano silniki stosowane w wysokoobrotowym napędzie elektrycznym. Przedstawiono również podstawowe wiadomości o silniku PM BLDC skupiając się na budowie tego typu silnika oraz na jego ocenie. W artykule zawarto również zestawienie porównawcze silników indukcyjnych z silnikami wzbudzanymi magnesami trwałymi. Ponadto opisano możliwości oraz innowacyjne zastosowania wysokoobrotowego silnika PM BLDC, takie jak na przykład wykorzystanie go w wersji odwróconej jako magazynu energii kinetycznej.

Słowa kluczowe

EN

high-speed PM BLDC motors; high-speed electrical drives; kinetic energy; energy storage

PL

wysokoobrotowy silnik PM BLDC; wysokoobrotowe napędy elektryczne; energia kinetyczna; magazyn energii

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 95, nr 8
• Strony: 139--145
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Krykowski Krzysztof

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Electrical Engineering, Institute of Electrical Power Engineering, Armii Krajowej Avenue 17, p.o. box 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Gałuszkiewicz Zbigniew

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Electrical Engineering, Institute of Electrical Power Engineering, Armii Krajowej Avenue 17, p.o. box 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Gałuszkiewicz Patryk

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Electrical Engineering, Institute of Electrical Power Engineering, Armii Krajowej Avenue 17, p.o. box 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Hetmańczyk Janusz

• Silesian University of Technology, Faculty of Electrical Engineering, Department of Power Electronics, Electrical Drives and Robotics, Boles􀃡awa Krzywoustego Street 2, p.o. box 44-100 Gliwice, Poland

autor

Całus Dariusz

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Electrical Engineering, Institute of Electrical Power Engineering, Armii Krajowej Avenue 17, p.o. box 42-200 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• [1] Krykowski K., Hetmańczyk J., Gałuszkiewicz Z.: Impact of windings switching on torque-speed curves of PM BLDC motor, XXII Symposium Electromagnetic Phenomena in Nonlinear Circuits - EPNC 2012 Dortmund and Essen 2012, pp. 87-88.
• [2] Krykowski K., Hetmańczyk J., Gałuszkiewicz Z., Miksiewicz R., Computer analysis of high-speed PM BLDC motor properties, COMPEL - The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, Volume 30, issue 3, 2011, p. 941-956.
• [3] Krykowski K., Silnik PM BLDC w napędzie elektrycznym analiza, właściwości, modelowanie (An analysis of a PM BLDC motor with an electric drive - its properties and modeling), Monografia (Monograph), Gliwice 2011.
• [4] Krykowski K., Hetmańczyk J., Gałuszkiewicz Z., Miksiewicz R., Computer analysis of high-speed PM BLDC motor properties, XXI Symposium Electromagnetic Phenomena in Nonlinear Circuits, June 29-July 2, Pula, Croatia.
• [5] Gałuszkiewicz Z., Krykowski K., Skoń A., Hetmańczyk J., Rezonans mechaniczny w wysokoobrotowym silniku PM BLDC (Mechanical Resonance in High-speed PM BLDC Motor), Instytut Napędów i Maszyn Elektrycznych ’KOMEL’ (Institute of Electrical Drives and Machines ’KOMEL’), Zeszyty Problemowe - Maszyny Elektryczne (Electrical Machines - Transaction Journal), no. 86/2010/123.
• [6] Patent 225294, Poland 2016
• [7] Application Note. Magnetic Position Sensing in Brushless DC Electric Motors. Honeywell: Sensing and Control [document_50263_1.pdf] – www.honey-well.com/sensing
• [8] Hall Effect Sensing and Application. MICRO SWITCH Sensity and Control. – Honeywell. – https:/sensing.honeywell.com/hallbook.pdf
• [9] Moroz V., Sensitivity to technological errors in systems for optimal control of permanent magnets synchronous motor / V. Moroz, P. Bolkot, I. Snitkov, K. Snitkov / Mathematical and computer simulation. Series: Engineering. — Kamyanets- Podilsky: Kamyanets-Podilsky National University, 2012. — Vol. 7. — Pp. 140-143. — [in Ukraine]
• [10] Gałuszkiewicz Z., Gałuszkiewicz P., Całus D., Szymczykiewicz E., System przetwarzania energii - magazyn energii kinetycznej na bazie silnika PM BLDC (Electrical energy processing system – kinetic energy storage based on a PM BLDC motor), Rozdzia􀃡 w monografii (Chapter in monograph): Możiwości i Horyzonty Ekoinnowacyjności - Zelona energia (Opportunities and Prospects of Ecological Innovation - Green Energy), ISBN 978-83-66017-26-9, 2018, p.104-114.
• [11] Gałuszkiewicz P., Praca silnika PM BLDC w zakresie pracy z maksymalnym prądem, w trakcie pracy okresowej przerywanej S3 (PM BLDC performance at maximum current at periodically interrupted operation S3), Przegląd Elektrotechniczny, ISSN 0033-2097, R. 93 NR 6/2017, p. 115-118.
• [12] Gieras J.F. Permanent magnet motor technology: design and applications / J.F. Gieras, Third edition. CRC Press. London, New York. 2010. –603 p.
• [13] Pyrhönen J. in. Design Process of Rotating Electrical Machines. Design of Rotating Electrical Machines / J. Pyrhönen, T. Jokinen, V. Hrabovcova, John Wiley & Sons, Ltd. 2008. –512 p.
• [14] Bolund B. Flywheel energy and power storage systems. / B. Bolund, H. Bernhoff, M. Leijon // Renewable and Sustainable Energy Reviews. –2007. 􀊋 11(2). pp. 235-258.
• [15] Ahrens M. Performance of a magnetically suspended flywheel energy storage device. / M. Ahrens, L. Kucera, R. Larsonneur // IEEE Transactions on control systems . –1996. 4(5). pp. 17-188.
• [16] Power Electronics / Beacon Power, LLC – 2015. As of 9 February 2019 [http://beaconpower.com/power-electronics].
• [17] Shen J.X. Reduction of rotor eddy current loss in high speed PM brushless machines by grooving retaining sleeve / J.X. Shen , H. Hao, M.J. Jin, C. Yuan // Magnetics, IEEE Transactions on, 49(7). –2013. pp. 3973-3976.
• [18] Gilson A. Design of a cost-efficient high-speed high-efficiency PM machine for compressor applications / A. Gilson, S. Tavernier, M. Gerber, C. Espanet, F. Dubas, D. Depernet // In Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), IEEE . – 2015. pp. 3852-3856.
• [19] Makarchuk O. V. Additional losses in the stator windings of the high-speed brushless electrical machine with the permanent magnets / O. V. Makarchuk // Scientific Bulletin of National Mining University. – 2016. 6. pp. 107-113.

Uwagi

EN

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