Effects of the stator punching on the iron loss of a high speed synchronous machine

• Autorzy: Kedous-Lebouc A. , Gautreau T. , Chevalier T.

Warianty tytułu

PL

Wpływ wycinania statora na straty w wysokoobrotowych maszynach synchronicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, the additional iron loss due to the stator teeth punching is evaluated for a high speed permanent magnets machine. First, thanks to an original Grid structure, the B(H) curve and losses of the stator teeth are characterized from 50 Hz to 800 Hz and up to 1.7T. The results highlight the simultaneous influence of frequency and punching. The B(H) is particularly affected especially near the saturation knee but the degradation is quite independent of frequency. The punching effect on magnetic losses is also important. It decreases slowly with frequency and reaches a constant limit at 500Hz. Secondly, these results are considered into an iron loss estimation method which associates a finite element simulation using Flux? software and the Loss Surface dynamic hysteresis model. Applied to the studied machine, this method shows that the teeth punching generates 15 to 30 % of additional iron loss in the stator. Experimental tests of the machine validate this approach, the total iron loss being predicted with better than 20%.

PL

W artykule zbadano dodatkowe straty spowodowane procesem tłoczenia kształtu stojana stosowanego wysokoobrotowych maszynach elektrycznych o magnesach trwałych. Najpierw zbadano oryginalną strukturę ziarnistą, krzywą magnesowania i straty w paśmie częstotliwości 50 – 800 Hz przy indukcji do 1.7 T. Oceniono wpływ częstotliwości i naprężeń wynikających w procesu tłoczenia. Krzywa magnesowania znacznie zmienia się w pobliżu kolana nasycenia i efekt ten jest prawie niezależny od częstotliwości. Proces tłoczenia znacząco wpływa na straty. Maleją one z częstotliwością i osiągają stała wartość przy częstotliwości około 500 Hz. Następnie rezultaty badań przeanalizowano teoretycznie wykorzystując symulację zaimplementowaną w programie FluxTM i dynamicznym modelu histerezy. Wyniki analizy wykazały że proces tłoczenia powoduje 15 – 30% dodatkowe straty w stojanie. Eksperyment potwierdził wyniki analizy.

Słowa kluczowe

EN

punching effects; iron loss; synchronous machine; dynamic hysteresis model; finite element simulation

PL

efekt tłoczenia; maszyna synchroniczna; model histerezy dynamiczny; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2007
• Tom: R. 83, nr 4
• Strony: 55--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kedous-Lebouc A.

autor

Gautreau T.

autor

Chevalier T.

• Grenoble Electrical Engineering Laboratory

Bibliografia

• [1] L. Dupré, R. Van Keer, J. Melkebeek, "A study of the influence of laser cutting and punching on the electromagnetic behaviour of electrical steel sheets", in Proc. EMF workshop 1998, pp. 195-200
• [2] T. Belgrand and S. Eple, "Tell us about your punch, we'll tell you about your electrical steel magnetic properties", J. Phys. IV, France 8 (1998), pp. Pr2-611- Pr2-614.
• [3] A. Schoppa, J. Schneider, C. D. Wuppermann, “Influence of manufacturing process on the magnetic properties of non-oriented electrical steels", J. Magn. Magn. Mat. 215-216 (2000), pp. 74-78
• [4] F. Ossart, E. Hug, O. Hubert, C. Buvat, R. Billardon, "Effect of punching on electrical steels: experimental and numerical coupled analysis", IEEE Trans. on Magn., Vol. 36, No. 5, 2000, pp. 3137-3140
• [5] R. Rygal, A. Moses, N. Derebasi, J. Schneider, A. Schoppa, "Influence of cutting stress on magnetic field and flux density distribution in non-oriented electrical steels", J. Magn. Magn. Mat. 215-216 (2000), pp. 687-689
• [6] A. Kedous-Lebouc, B. Cornut, J. C. Perrier, Ph. Manfé and Th. Chevalier , "Punching influence on magnetic properties of the stator teeth of an induction motor", J. Magn. Magn. Mat 254-255 (2003), pp. 124-126.
• [7] K. Fujisaka, R. Hirayama. T. Kawachi, S. Satoh, C. Kaidou, M. Yabumoto, T. Kubota, "Motor core iron loss analysis evaluating schrink fit and stamping effect by finite element", Conference Intermag 2005, 4-8 avril, Nagoya - Japan, GT 13.
• [8] T. Chevalier, A. Kedous-Lebouc, B. Cornut and C. Cester, "Estimation of magnetic loss in an induction motor fed with sinusoidal supply using a finite element software and a new approach to dynamic hysteresis", IEEE Trans. Mag., Vol. 35, N°5, 1999, pp. 3400-3402
• [9] A. Marino, A. Kedous-Lebouc, B. Cornut, Ph. Manfé, "Iron loss prediction in an induction motor", in Proc SMM16 2003, Vol. 2, pp. 841-846.