Badania symulacyjne przekładni magnetycznej

• Autorzy: Kowol M. , Kołodziej J. , Łukaniszyn M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2016.01.23

Warianty tytułu

EN

Simulation of the magnetic gear

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono budowę oraz zasadę działania zmodyfikowanej przekładni magnetycznej. Dla przykładowej konstrukcji przekładni, o przełożeniu 4:1, opracowano dwuwymiarowy i trójwymiarowy model numeryczny, dla których wykonano szereg obliczeń polowych za pomocą metody elementów skończonych. Przeprowadzono analizę rozkładu składowej promieniowej i stycznej indukcji magnetycznej w szczelinach powietrznych. Za pomocą metody tensora naprężeń Maxwella wyznaczono charakterystyki przenoszonego momentu magnetycznego. Przedstawiono również wpływ wybranych parametrów konstrukcyjnych pasywnej przekładni magnetycznej na moment magnetyczny. Określono parametry konstrukcyjne mające największy wpływ na zmianę wartości momentu magnetycznego. W dalszej części pracy zawarto analizę wpływu prądów wirowych na charakterystykę mechaniczną przekładni magnetycznej. Przeprowadzono analizę porównawczą dla materiałów o odmiennych charakterystykach magnesowania oraz konduktywności właściwej. Obliczenia zostały częściowo zweryfikowane na stanowisku pomiarowym na modelu fizycznym przekładni magnetycznej.

EN

This paper presents the construction and operation principle of the modified magnetic gear. For the presented gear construction (with gear ratio 4:1) a series of calculations was carried out using two- and three-dimensional numerical field models. On the base of field calculations, an analysis of the distribution of the radial and tangential components of the magnetic flux density in the air gaps is performed. The magnetic torque characteristics were calculated using the Maxwell Stress Tensor Method. The influence of choosing construction parameters on the magnetic torque is also examined. In the next part of the article, the influence of eddy currents induced in the ferromagnetic parts on the magnetic torque is considered. The differ kind of construction materials (differ magnetic characteristics and differ electric conductivity) are examined. The calculation results are verified by measurements on the physical model of the magnetic gear.

Słowa kluczowe

PL

przekładnia magnetyczna; metoda elementów skończonych; moment magnetyczny; prąd wirowy

EN

magnetic gear; finite element method; magnetic torque; eddy current

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 92, nr 1
• Strony: 96--101
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kowol M.

• Politechnika Opolska, Instytut Układów Elektromechanicznych i Elektroniki Przemysłowej, ul. Prószkowska 76, 45-758 Opole

autor

Kołodziej J.

• Politechnika Opolska, Instytut Układów Elektromechanicznych i Elektroniki Przemysłowej, ul. Prószkowska 76, 45-758 Opole

autor

Łukaniszyn M.

• Politechnika Opolska, Instytut Układów Elektromechanicznych i Elektroniki Przemysłowej, ul. Prószkowska 76, 45-758 Opole

Bibliografia

• [1] Atallah K., Howe D., A novel high-performance magnetic gear, IEEE Transactions on Magnetics, Vol.37, Issue.4 Part. 1, pp. 2844-2846, 2001.
• [2] Atallah K., Calverley S., Howe D., Design, analysis and realization of a high-performance magnetic gear, IEE Proc. Electric Power Appl., Vol. 151, no. 2, pp. 135-143, 2004.
• [3] Evans J. D., Zhu Z., Optimal torque matching of a magnetic gear within a permanent magnet machine, in IEEE Int. Electric Machines Drives Conference (IEMDC), pp. 995-1000, 2011.
• [4] Gerber S., Wang R.-J., Design and Evaluation of a Magnetically Geared PM Machine, IEEE Transactions on Magnetics , Vol.51, Issue.8, 8107010, 2015.
• [5] Jankowski B., Przybylski M., Ślusarek B., Kapelski D., Karbowiak M., Analysis and measurements of brushless dc motor with magnetic circuit made of soft magnetic composite and ND-FE-B bonded magnet, Elektryka, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2011, p 17-26.
• [6] Niguchi N., K. Hirata, Cogging Torque Analysis of Magnetic Gear, IEEE Transactions on Industrial Electronics , vol. 59, pp. 2189-2197, 2012.
• [7] Niguchi N., Hirata K., Torque ripple analysis of a magneticgeared motor, in Int. Conf. on Electr. Machines (ICEM), pp. 789-794, 2012.
• [8] Kowol M., Łukaniszyn M., Budowa i zasada działania przekładni magnetycznej, Wybrane Zagadnienia Elektrotechniki i Elektroniki, WZEE, Ustroń, 27-29 września 2012 (Conf. CD – 25.pdf).
• [9] Kowol M., Kołodziej J., Łukaniszyn M., Analiza pola magnetycznego w przekładni magnetycznej, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, Nr 100/3/2013, Komel, s.163-168.
• [10] Kowol M., Kołodziej J., Łukaniszyn M., Analiza pracy przekładni magnetycznej, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, Nr 104/4/2014, Komel, s.125-130.
• [11] Rasmussen O. P., Frandsen V. T., Jensen K. K. and Jessen K., Experimental evaluation of a motor integrated permanent magnet gear, Proc.IEEE Energy Convers. Congr. Expo., pp.3982 -3989 2011
• [12] Ślusarek B., Szczygłowski J., Chwastek K., Jankowski B., The effects of excitation conditions and annealing temperature on power loss in SMC cores, Przegląd Elektrotechniczny, No 4, 2015, s. 14-19.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.