Optimization of the pm array of brushless dc motor for minimum cogging torque

• Autorzy: Młot A. , Łukaniszyn M.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja wzbudzenia silnika bldc ze zmiennym wektorem magnetyzacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper deals with magnetic field calculations and model-based prediction of electromagnetic torque pulsations in a brushless DC (BLDC) motor. The impact of a multipolar excitation of permanent magnets is analysed. Measurement results from the prototype motors are well-compared with those obtained from the model calculations. It is shown that the cogging torque in the motor with the multipolar excitation of permanent magnets is reduced six times as compared with the conventional BLDC motor. For the computation of an optimal magnetic circuit shape a 3D finite element program was used and an evolutionary algorithm was implemented. In the evolutionary algorithm used for optimization, two parameters were taken into account. Several computer simulations were carried out and the results were compared with the previous prototype version of the motor.

PL

W pracy przedstawiono wyniki analizy momentu elektromagnetycznego i jego pulsacji w silniku bezszczotkowym prądu stałego ze zmiennym wektorem magnetyzacji magnesów trwałych. Wyniki obliczeń zostały porównane z pomiarami na modelu fizycznym silnika, wykazujące dobrą zgodność. Optymalizację obwodu magnetycznego silnika przeprowadzono przy użyciu algorytmu ewolucyjnego, wykorzystując pakiet programowy FLUX3D oraz Matlab. W wyniku optymalizacji określono parametry magnesów trwałych, zapewniające redukcję momentu zaczepowego silnika.

Słowa kluczowe

EN

brushless DC motor; cogging torque; electromagnetic torque; optimization; permanent magnet; multipolar excitation

PL

optymalizacja; magnes stały; wektor magnetyzacji

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 62, nr 28
• Strony: 169--174
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Młot A.

autor

Łukaniszyn M.

• Departament of Electric Engineering, Automatic Control and Komputer Scence Technical University of Opole, ul. Luboszycka 7 45-036 Opole,

Bibliografia

• [1] ARABAS J., Wykłady z algorytmów ewolucyjnych, WNT, Warszawa, 2001.
• [2] BORGHI C.A., CASADEI D., CR1STOFOLINI1 A., FABBRI M., SERRA G., Application of a multiobjective minimization technique for reducing the torque ripple in permanent magnet motors, IEEE Trans, on Magnetic, Vol. 35, No. 5, September 1999, pp. 4238-4246.
• [3] ŁUKANISZYN M., JAGIELA M., WRÓBEL R.: Optimization of permanent magnet shape for minimum cogging torque using a genetic algorithm, IEEE Trans, on Magnetics, Vol. 40, No.2, March 2004, pp. 1228-1231.
• [4] ŁUKANISZYN M., MLOT A., Influence of the inhomogeneous magnetization vector on the jogging torque in a brushless DC motor (in polish), XLII International Symposium on Electrical Machines SME'06, Kraków, 2006, pp. 111-115.
• [5] ŁUKANISZYN M., MŁOT A., Torque characterisics of a BLDC motor with multipolar excitation, ISTET, Szczecin, 2007.
• [6] MARINESCU M., MARINESCU N., New concept of permanent magnet excitation for electrical machines. Analytical and numerical computation, IEEE Trans, on Magnetics, Vol. 28, No. 2, March 1992, pp. 1390-1393.
• [7] NAKATA T., TAKAHASHI N., UEHARA K., Analysis of magnetic characteristics of brushless DC motor taking into account the distribution of magnetization, IEEE Trans, on Magnetics, 22(5), 1986, pp. 1084-1086.
• [8] WRÓBEL. R., MELLOR P.H., The use of a genetic algorithm in the design and optimization of a brushless DC permanent magnet machine rotor, Published by the IEE, 2004, pp. 823-827.
• [9] WRÓBEL R., MELLOR P.H.: Optimization of a discrete Halbach-like permanent magnet array for a brushless motor, 16"' International Conference on Electrical Machines.lCEM, 5-8 September 2004, Cracow-Poland, pp. 47-48.
• [10] ZHU Z.Q., HOWE D., Influence of design parameters on cogging torque in permanent magnet machines, IEEE Trans, on Energy Conversion, Vol. 15, No.4, December 2000, pp.407-412.
• [11] ZHU Z.Q., RAUNGSINCHAIWANICH S., SCHOFIEKD N., HOWE D., Reduction of jogging torque in interior-magnet brushless machines, IEEE Trans, on Magnetics, Vol. 39, No. 5, September 2003, pp. 3238-3240.