3D edge element analysis of electromechanical transients in a brushless motor of conductive permanent magnets

• Autorzy: Demenko Andrzej , Pietrowski Wojciech

Warianty tytułu

PL

Trójwymiarowa analiza stanów przejściowych silnika bezszczotkowego o przewodzących magnesach trwałych metodą elementów krawędziowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The time-stepping FE method for the analysis of a drive with a permanent magnet motor and voltage inverter has been presented. Special attention is paid to the investigation of eddy currents in permanent magnets. The A-V method with edge elements for the magnetic field and nodal elements for the electric field in solid conductors has been applied. The FE equations are combined with the circuit equation of the supply system and with the equation of motion. The equations have been solved simultaneously. The influence of eddy currents on the motor dynamic and steady states is analysed.

PL

W artykule przedstawiono polowo-obwodową metodę analizy stanów pracy silnika bezszczotkowego o magnesach trwałych zasilanego z przekształtnika. Uwzględniono zjawiska związane z występowaniem prądów wirowych w magnesach trwałych. Do wyznaczenia rozkładu pola magnetycznego, w którym niewiadomymi są krawędziowe wartości potencjału A, zastosowano metodę elementów krawędziowych. W obszarze z prądami wirowymi równania metody elementów krawędziowych uzupełniono równaniami metody elementów węzłowych dla elektrycznego potencjału skalarnego V (sformułowanie A-V). Zastosowany model matematyczny zawiera: równania opisujące rozkład trójwymiarowego pola magnetycznego i pola przepływowego prądów wirowych, równania napięciowe uzwojeń i obwodów układu zasilającego, równania równowagi mechanicznej oraz wyrażenia opisujące układ sterujący. Zaprezentowano algorytm rozwiązywania równań modelu. Przedstawiono i omówiono wybrane wyniki obliczeń. Porównano rezultaty analizy dwuwymiarowej z rezultatami analizy trójwymiarowej.

Słowa kluczowe

EN

electromagnetic transient analysis; eddy currents; finite element method; permanent magnet motors; brushless rotating machines; rotating machine transient analysis

PL

prądy wirowe; metoda elementów skończonych; silniki elektryczne; magnesy trwałe; silniki bezszczotkowe

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 53, nr 1
• Strony: 23--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Demenko Andrzej

• Institute of Electrical Industrial Engineering, Poznań University of Technology

autor

Pietrowski Wojciech

• Institute of Electrical Industrial Engineering, Poznań University of Technology

Bibliografia

• 1. Kawase Y., Hayashi Y., Yamaguchi T.: 3D finite element analysis of permanent magnet motor excited from square pulse voltage source, IEEE Trans. Magn., vol. 32, May 1996. pr 1537-1540.
• 2. Kawase Y., Hayashi Y., Yamaguchi T.: 3D finite element analysis of motor excited from voltage source taking into account end-coil effects, IEEE Trans. Magn., vol. 33, March 1997, pp. 1686-1689.
• 3. Demenko A.: 3D edge element analysis of permanent magnet motor dynamics, IEEE Trans. Magn., vol. 34, September 1998, pp. 3620-3623.
• 4. Lampala P.: Optimisation of a directly driven, low-speed permanent magnet wind generator. Proceedings of 4-th International Conference on Unconventional Electromechanical and Electric Systems, St. Petersburg, vol. 3, June 1999, pp. 1146-1152.
• 5. Ren Z.: Influence of R.H.S. on the convergence behaviour of the curl-curl equation, IEEE Trans. Magn., vol. 32, May 1996, pp. 655-658.
• 6. Bouissou S., Piriou F.: Study of 3D formulations of model electromagnetic devices. IEEE Trans. Magn., vol. 30, September 1994, pp. 3228-3232.
• 7. Le Menach Y., Clenet S., Piriou F.: Determination and utilisation of the source field in 3D magnetostatic problems, IEEE Trans. Magn., vol. 34, September 1998, pp. 2509- 2512.
• 8. Demenko A.: Time-stepping FE analysis of electric motor drives with semiconductor converter, IEEE Trans. Magn., vol. 30, September 1994, pp. 3264-3267.
• 9. Demenko A.: Movement simulation in finite element analysis of electric machine dynamics, IEEE Trans. Magn., vol. 32, May 1996, pp. 1553-1556.
• 10. Shi Z. W., Rajanathan C. B.: A method of approach to transient eddy currents problems coupled with voltage source, IEEE Trans. Magn., vol. 32 May 1996, pp. 1082-1085.