Performance of torus-type brushless DC motor with toothed and toothless stator core

• Autorzy: Mendrela Ernest A. , Wróbel Rafał

Warianty tytułu

PL

Osiągi bezszczotkowego silnika prądu stałego typu torus z uzębionym i nieuzębionym rdzeniem stojana

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In a traditional torus motor, the stator has a slotless winding. If the empty space between the adjacent coils is filled with ferromagnetic material (an iron powder composite or laminated iron), then the magnetic flux density increases significantly. Primarily, this influences the rotor speed (at a given, constant supply voltage), and the electromagnetic torque. To obtain the same speed as for the toothless stator the magnetic flux should be reduced to the previous level by reducing the thickness of the permanent magnets. Otherwise, leaving the increased flux density in the air gap requires that the number of turns in the stator winding has to be reduced. In this paper the authors address the questions concerning what is gained and what effects on the motor performance are achieved if the magnet volume, or the number of turns are reduced after the space between the coils has been filled with magnetic material.

PL

W tradycyjnym silniku typu torus, stojan posiada uzwojenie bezżłobkowe. Jeśli wolna przestrzeń pomiędzy sąsiednimi cewkami wypełniona jest materiałem ferromagnetycznym (kompozyt z proszku żelaza lub pakietowany rdzeń), wówczas indukcja magnetyczna znacząco wzrasta. Ten wzrost ma wpływ głównie na prędkość wirnika (przy określonej, stałej wartości napięcia zasilania), oraz na moment elektromagnetyczny. Aby uzyskać taką samą wartość prędkości co w silniku z bezżłobkowym stojanem, strumień magnetyczny powinien być zmniejszony do poziomu jak w silniku o takim stojanie, poprzez zmniejszenie grubości magnesów trwałych. W przeciwnym przypadku, pozostawiając zwiększoną indukcję w szcze-linie, należy zmniejszyć liczbę zwojów w uzwojeniu stojana. W artykule autorzy stawiają pytanie: co można uzyskać i jaki wpływ na osiągi silnika ma zmniejszenie objętości magnesów i liczby zwojów po wypełnieniu przestrzeni pomiędzy cewkami materiałem magnetycznym.

Słowa kluczowe

EN

brushless rotating machines; permanent magnet motors; DC motor; three dimensional magnetic fields; modelling

PL

silnik tarczowy bezszczotkowy; silnik magnetoelektryczny; silniki prądu stałego; modelowanie

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 53, nr 3
• Strony: 337--349
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Mendrela Ernest A.

• Department of Electrical and Computer Engineering, Louisiana University

autor

Wróbel Rafał

• Opole University of Technology

Bibliografia

• 1. Spooner E., Chalmers B. J.: Toroidally-Wound, Slotless, Axial- Flux, Permanent-Magnet, Brushles DC Motors. ICEM'88, Conference Proceedings, Pisa, Italy 1988.
• 2. Caricchi F., Crescimbini F., Fedeli E., Noia G.: Design and construction of a wheel-directly-coupled axial-flux PM motor prototype for EVs. IEEE Trans, on Ind. Appl., 1/94, pp. 254-261.
• 3. Drzewoski R., Jelonkiewicz J., Mendrela E.: Direct drive of electric vehicles by means of brushless disc motor (in Polish). Wiadomości Elektrotechniczne, 1999, No. 4, pp. 188-1935.
• 4. Mendrela E., Drzewoski R.: Performance of Stator Salient Pole Disc Brushless DC Motor For EV. Eighth International Conference on Power Electronics and Variable Speed Drives, London, 2000, IEE Conf. Publ. No. 475, pp. 489-492.
• 5. Mendrela E. A., Beniak R., Wróbel R.: Influence of Stator Structure on Electrome-chanical Parameters of Torus-Type Brushless DC Motor. IEEE Trans, on Energy Conversion, Volume: 18, Issue: 2 , June 2003, pp. 231-237.
• 6. Łukaniszyn M., Wróbel R.: A Study on the Influence of Permanent Magnet Dimensions and Stator Core Structures on the Torque of the Disc-Type Brushless DC Motor. Electrical Engineering, Vol. 82, 3-4, 2000, pp. 163-171.
• 7. Jang G. H., Yoon J. W., Ro K. C, Park N. Y., Jang S. M.: Performance of a Brushless DC Motor due to the Axial Geometry of the Permanent Magnet. IEEE Trans, on Magnetics, Vol. 33., No. 5, September 1997, pp. 4101-4103.
• 8. Łukaniszyn M., Wróbel R., Jagieła M.: Computer Modeling of Disc Brushless Motors with Permanent Magnets (in Polish). Wyd. Politechnika Opolska, Opole 2002.