PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Synchroniczne maszyny elektryczne z osiowym rozkładem strumienia w szczelinie powietrznej ze stojanem wykonanym w technologii PCB

Identyfikatory
Warianty tytułu
EN
Synchronous electrical machines with axial stream distribution in an air crevice with stator made in PCB technology
Języki publikacji
PL
Abstrakty
PL
Silniki o strumieniu osiowym wykonane w technologii PCB stanowią nowoczesne podejście do projektowania napędów elektrycznych, łącząc zwartą budowę z możliwością integracji układów elektronicznych w jednej strukturze. W artykule omówiono budowę tych silników, ze szczególnym uwzględnieniem konstrukcji stojana i wirnika. Tego typu konstrukcja umożliwia lepsze wykorzystanie przestrzeni, poprawia efektywność energetyczną oraz ułatwia integrację z układami sterującymi. W pracy przedstawiono także klasyfikację silników ze strumieniem osiowym, w tym omówienie różnych typów uzwojeń oraz układów magnesów trwałych, co ma kluczowe znaczenie dla ich właściwości mechanicznych oraz elektrycznych. W pracy omówiono również przykładowe konstrukcje silników ze strumieniem osiowym, a także możliwości ich sterowania z wykorzystaniem zaawansowanego algorytmu FOC (ang. Field Oriented Control), który pozwala na precyzyjne sterowanie momentem obrotowym oraz osiąganie wysokiej sprawności energetycznej w różnych warunkach pracy. Zastosowanie FOC umożliwia dynamiczną kontrolę obrotów oraz momentu, co czyni silniki ze strumieniem osiowym wyjątkowo efektywnymi w zastosowaniach wymagających dużej precyzji oraz elastyczności w sterowaniu.
EN
Axial flux motors made with PCB technology represent a modern approach to the design of electric drives, combining a compact structure with the ability to integrate electronic systems into a single framework. This article discusses the construction of these motors, with particular emphasis on the design of the stator and rotor. This design allows for better space utilization, improves energy efficiency, and facilitates integration with control systems. The paper also presents a classification of axial flux motors, including a discussion of various types of windings and permanent magnet arrangements, which are crucial for their mechanical and electrical properties. The paper also discusses sample designs of axial flux motors, as well as control possibilities using the advanced Field Oriented Control (FOC) algorithm, which allows precise control of torque and achieves high energy efficiency under various operating conditions. The use of FOC enables dynamic control of speed and torque, making axial flux motors exceptionally efficient in applications requiring high precision and flexibility in control.
Rocznik
Strony
36--41
Opis fizyczny
Bibliogr. 26 poz., rys., tab.
Twórcy
  • Uniwersytet Morski w Gdyni, Wydział Elektryczny
  • Uniwersytet Morski w Gdyni, Wydział Elektryczny
Bibliografia
  • [1] Baby, B. K., and S. George. 2012. “Effects of Approximating Back EMF of a Brushless DC Motor from Trapezoidal to Sinusoidal.” 2012 IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems (PEDES), Bengaluru, India, 1-6. https://doi.org/10.1109/PEDES.2012.6484443.
  • [2] Cupertino, F., and S. Ettorre. “Torque Production Capabilities of Electrical Machines with Planar Windings.” IECON 2012 - 38th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society, Montreal, QC, Canada, 2012, 2080-2085. https://doi.org/10.1109/IECON.2012.6388738.
  • [3] C.-I. Nicola, M. Nicola, A. Vintilă, and D. Sacerdoţianu. 2019. “Identification and Sensorless Control of PMSM Using FOC Strategy and Implementation in Embedded System.” 2019 International Conference on Electromechanical and Energy Systems (SIELMEN), Craiova, Romania, 1-6. https://doi.org/10.1109/SIELMEN.2019.8905893.
  • [4] Dwivedi, A., Singh, S. K., and Srivastava, R. K. “Analysis and Performance Evaluation of Axial Flux Permanent Magnet Motors.” 2016 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, Portland, OR, USA, 2016, 1-7. https://doi.org/10.1109/IAS.2016.7731877.
  • [5] Gadiyar, N., J. Van Verdeghem, and E. L. Severson. 2023. “A Review of Axial Flux Permanent Magnet Machine Technology.” IEEE Transactions on Industry Applications 59 (4): 3920-3933. https://doi.org/10.1109/TIA.2023.3258933.
  • [6] Galea, Mikiel, Luca Papini, He Zhang, Chris Gerada, and Tahar Hamiti. “Demagnetisation Analysis for Halbach Array Configurations in Electrical Machines.” IEEE Transactions on Magnetics 51 (2015): 1-1. https://doi.org/10.1109/TMAG.2015.2429645.
  • [7] Jomsa-Nga, J., P. Teesakul, P. Poolphaka, and U. Supatti. 2024. “Performance Analysis Comparison Between Six Step with Hysteresis and Field Oriented Control.” In 2024 International Conference on Materials and Energy: Energy in Electrical Engineering (ICOME-EE), Bangkok, Thailand, 1-5. https://doi.org/10.1109/ICOME-EE64119.2024.10845554.doi.org.
  • [8] Kováčová, I., Ján Kaňuch, and D. Kováč. “DC Permanent Magnet Disc Motor Design with Improved EMC.” Acta Electrotechnica et Informatica 50 (2005): 291-306.
  • [9] Li, F., W. Yao, and K. Lee. 2019. “Quantitative Characteristic Comparison between Sensorless Six Step and Field Oriented Control Methods for Permanent Magnet Brushless DC Motors.” 2019 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), Baltimore, MD, USA, 1881-1885. https://doi.org/10.1109/ECCE.2019.8912478.
  • [10] Marufuzzaman, M., M. B. I. Reaz, M. S. Rahman, and M. A. M. Ali. 2010. “Hardware Prototyping of an Intelligent Current dq PI Controller for FOC PMSM Drive.” International Conference on Electrical & Computer Engineering (ICECE 2010), Dhaka, Bangladesh, 86-88. https://doi.org/10.1109/ICELCE.2010.5700559.
  • [11] Moury, Sanjida, and M. Tariq Iqbal. “A Permanent Magnet Generator with PCB Stator for Low Speed Marine Current Applications.” Proceedings of the 2010 International Conference on the Developments in Renewable Energy Technology (ICDRET), 2010, 1-4. https://doi.org/10.1109/ICDRET.2009.5454205.
  • [12] Pedrosa, D., J. Carvalho, H. Gonçalves, V. Monteiro, A. Fernandes, and J. L. Afonso. 2014. “Field Oriented Control of an Axial Flux Permanent Magnet Synchronous Motor for Traction Solutions.” IECON 2014 - 40th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Dallas, TX, USA, 1466-1472. https://doi.org/10.1109/IECON.2014.7048695.
  • [13] Salim, Neethu, Saurabh Nikam, Saumitra Pal, Ashok Wankhede, and Baylon Fernandes. “Performance Comparison Between PCB-Stato===r and Laminated-Core-Stator-Based Designs of Axial Flux Permanent Magnet Motors for High-Speed Low- Power Applications.” IEEE Transactions on Industrial Electronics (2019): 1-1. https://doi.org/10.1109/TIE.2019.2931503.
  • [14] Shao, L., R. Navaratne, M. Popescu, and G. Liu. 2021. “Design and Construction of Axial-Flux Permanent Magnet Motors for Electric Propulsion Applications-A Review.” IEEE Access 9: 158998-159017. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3131000.
  • [15] Sumitra, K., and M. K. Giridharan. 2015. “Torque Ripple Reduction Using Field Oriented Control (FOC) - A Comparison Between BLDCM and PMSM.” IJSTE - International Journal of Science Technology & Engineering 2 (4): 188. https://www.ijste.org (accessed April 2025).
  • [16] Tabarraee, K., J. Iyer, S. Chiniforoosh, and J. Jatskevich. 2011. “Comparison of Brushless DC Motors with Trapezoidal and Sinusoidal Back-EMF.” 2011 24th Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering (CCECE), Niagara Falls, ON, Canada, 803-806. https://doi.org/10.1109/CCECE.2011.6030567.
  • [17] Taqavi, O., and S. M. Mirimani. “Design Aspects, Winding Arrangements and Applications of Printed Circuit Board Motors: A Comprehensive Review.” IET Electric Power Applications 14 (2020): 1505-1518. https://doi.org/10.1049/iet-epa.2020.0141.
  • [18] Texas Instruments. 2020. “Understanding Sinusoidal Motor Control with TI’s C2000™ Microcontrollers.” https://www.ti.com/lit/ml/slyp711/slyp711.pdf. (accessed April 2025).
  • [19] Tokgoz, Furkan, Gokhan Cakal, and Ozan Keysan. “Comparison of PCB Winding Topologies for Axial-Flux Permanent Magnet Synchronous Machines.” IET Electric Power Applications 14 (2021). https://doi.org/10.1049/iet-epa.2020.0622.
  • [20] Wang, X., W. Pang, P. Gao, and X. Zhao. 2019. “Electromagnetic Design and Analysis of Axial Flux Permanent Magnet Generator With Unequal-Width PCB Winding.” IEEE Access 7: 164696-164707. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2952893.
  • [21] Wang, X., C. Li, and F. Lou. 2016. „Geometry Optimize of Printed Circuit Board Stator Winding in Coreless Axial Field Permanent Magnet Motor.” In 2016 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), 1-6. Hangzhou, China: IEEE. https://doi.org/10.1109/VPPC.2016.7791695.
  • [22] Wang, Xiaoyuan, Huaidong Lu, and Xiang Li. 2018. „Winding Design and Analysis for a Disc-Type Permanent-Magnet Synchronous Motor with a PCB Stator” Energies 11, no. 12: 3383. https://doi.org/10.3390/en11123383.
  • [23] Wang, Xy., X. Li, Cp. Li, et al. 2019. “Design of a PCB Stator Coreless Axial Flux Permanent Magnet Synchronous Motor Based on a Novel Topology Halbach Array.” Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering 20: 414-424. https://doi.org/10.1631/FITEE.1700345.
  • [24] Wu, J. “Design of a Miniature Axial Flux Flywheel Motor with PCB Winding for Nanosatellites.” 2012 International Conference on Optoelectronics and Microelectronics, Changchun, China, 2012, 544-548. https://doi.org/10.1109/ICoOM.2012.6316334.
  • [25] Wang, Xiaoguang, Cangxian Hu, Meng Zhao, Lei Wu, and Sheng Zhou. “Design of Multi-Layer PCB Coreless Axial Permanent Magnet Synchronous Motor.” Proceedings of the 2019 International` Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), 2019, 1-4. https://doi.org/10.1109/ICEMS.2019.8921782.
  • [26] Zhang, Shuangshuang, Wei Zhang, Rui Wang, Xu Zhang, and Xiaotong Zhang. “Optimization Design of Halbach Permanent Magnet Motor Based on Multi-Objective Sensitivity.” China Electrotechnical Society Transactions on Electrical Machines and Systems 4 (2020): 20-26. https://doi.org/10.30941/CESTEMS.2020.00004.
Uwagi
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-eb88e216-c05c-4013-81a2-37621d0af87c
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.