In this study, the optimization of air gap magnetic flux density of open slotted axial flux permanent magnet (AFPM) machine which was developed for wind turbine has been obtained using the Taguchi experimental method. For this, magnetic analyzes were performed by ANSYS Maxwell program according to Taguchi table. Then the optimum values have been determined and the average magnetic flux density values have been calculated for air gap and iron core under load and no-load conditions with ANSYS Maxwell. Traditionally, 15625 analyzes are required for 6 independent variables and 5 levels when experimental method is used. In this study, optimum values are determined by 25 magnetic analyzes, which use L25 orthogonal array. For this purpose, both factor effect graph and signal to noise ratios are used, according to the factors and levels which are obtained from the factor effect graph and the signal to noise ratio. Parameters are re-analyzed by Maxwell. The optimum factors and levels are determined. For optimized values, the air gap magnetic flux density is improved by 65.7% and 173.26%, respectively, according to the average value and the initial design. Therefore, the variables are optimized in a shorter time with Taguchi experimental design method instead of the traditional design method for open slotted AFPM generator. In addition, the results were analyzed statistically using ANOVA and Regression model. The variables were found to be significant by ANOVA. The degree of influence of the variables on the air gap magnetic flux density was also determined by the Regression model.
This paper presents an analytical model of a three-phase axial flux coreless generator excited by permanent magnets, with special focus on determining the model parameters. An important aspect of this model is the derivation of a coefficient that corrects the flux on the inside and outside edges of the magnets. The obtained parameters are verified by performing field analyses and measurements. A comparison of the results show satisfactory convergence, which confirms the accuracy of the proposed analytical model.
The paper discusses in detail the construction of the Core Less Axial Flux Permanent Magnet generator simulation model. The model has been prepared in such a way that full compatibility with the elements of the SimPowerSystem library of the Matlab/Simulink package is preserved, which allows easy use of the presented simulation model for testing the work of the generator as part of a larger system. The parameters used in the model come from the MES 3D calculations performed in the Ansys/Maxwell software, for a machine prototype with a rated power of 2.8 kW, which was then used to experimentally verify the correct operation of the presented model of machine.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The design of a ferrite magnet generator with trapezoidal shaped permanent magnets and coils for a wind turbine is studied. Based on the 3-D finite element analysis (FEA), the electromagnetic performances of the two generator prototypes and a simple design modification for one of the axial-flux generator prototypes are analyzed. The best generator is chosen from a range of designs, where the goal is to increase the voltage generated by the 8/8 pole and a single-phase slotless machine. Experimental results from a small size prototype machine validate the 3-D FEA models presented, and hence give confidence in their use for design.
PL
W niniejszym artykule omówiono konstrukcje jednofazowych bezżłobkowych generatorów tarczowych o 8 biegunach stojana i wirnika przeznaczonych do małych elektrowni wiatrowych. W badanych generatorach zastosowano magnesy w kształcie trapezoidalnym, a także cewki trapezoidalne. W celu zobrazowania wpływu geometrii na parametry funkcjonalne generatora oraz uzyskanie wyższej wartości napięcia rotacji w uzwojeniu dokonano modyfikacji obwodu magnetycznego jednej z analizowanych konstrukcji. Do obliczeń pola magnetycznego wykorzystano program trójwymiarowy (3D) oparty na metodzie elementów skończonych (MES). Zaprezentowano wyniki obliczeń numerycznych i wybrane wyniki badań laboratoryjnych.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono konstrukcje jednofazowych bezżłobkowych generatorów tarczowych o 8 biegunach stojana i wirnika przeznaczonych do małych elektrowni wiatrowych. W badanych generatorach zastosowano magnesy w kształcie trapezoidalnym, a także cewki trapezoidalne. Dla zobrazowania wpływu geometrii na parametry funkcjonalne generatora oraz uzyskanie wyższej wartości napięcia rotacji w uzwojeniu, dokonano modyfikacji obwodu magnetycznego jednej z analizowanych konstrukcji. Do obliczeń pola magnetycznego wykorzystano program trójwymiarowy (3-D) bazujący na metodzie elementów skończonych (MES). Zaprezentowano wyniki obliczeń numerycznych i wybrane wyniki badań laboratoryjnych.
EN
The design of a ferrite magnet generator with trapezoidal shaped permanent magnets and coils for a wind turbine is studied. Base on the 3-D finite element method the electromagnetic performances of the two generator prototypes are investigated. A simple design modification for one of the axial flux generator prototypes was investigated. The best generator is chosen from a range of designs based on increasing voltage generated by the prototypes of 8/8 – pole and one phase slotless machine. Experimental results from a small size prototype machine validate the 3-D FEA models presented, and hence give confidence in their use for design.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono analizę wybranych parametrów całkowych generatora o strumieniu osiowym, którego głównym zastosowaniem będzie praca w małej elektrowni wiatrowej. Celem pracy było osiągnięcie żądanej wartości napięcia rotacji wystarczającej do ładowania baterii akumulatorów. W celu zrealizowania tego zadania, zbudowano trójwymiarowy model polowy 3-fazowego bezżłobkowego generatora bazujący na metodzie elementów skończonych (MES). Na bazie modelu polowo-obwodowego wyznaczono charakterystyki wyjściowe generatora i jego sprawność.
EN
This paper presents calculated results for integral parameters obtained on the basis of a three-dimensional model of an axial flux permanent magnet wind generator such as electromagnetic torque, induced voltage per phase, output power and generator efficiency. The axial flux (disc shape) ferrite magnet machine is an attractive alternative to radial flux (cylindrical shape) machines in wind turbine applications. The presented axial flux configuration is amenable to the low speed operation of a direct drive wind energy system. The main task of generator design is to achieve a high rectified voltage and efficiency. The main advantage of the presented construction is high efficiency, low weight, reduced system size, and noise.
W artykule przedstawiono analizę wybranych parametrów funkcjonalnych prototypu jednofazowego generatora o strumieniu osiowym, przeznaczonego do zastosowania w bardzo małej elektrowni wiatrowej. W generatorze zastosowano stosunek liczby biegunów stojana do wirnika równy 8/8. Celem pracy było sprawdzenie parametrów elektromechanicznych generatora i wygenerowanie wystarczającej wartości napięcia w uzwojeniu stojana, zdolnej do naładowania baterii połączonych szeregowo akumulatorów. W tym celu opracowano trójwymiarowy model obliczeniowy oparty na metodzie elementów skończonych (MES) a następnie zweryfikowano pomiarowo wyniki obliczeń. Model obliczeniowy posłużył do wykonania modyfikacji generatora, która polegała na zwiększeniu stosunku liczby biegunów stojana do liczby biegunów wirnika do 9/8, 12/8 i 24/8. We wszystkich zmodyfikowanych wersjach generatora zwiększono liczbę faz do trzech. Dla każdej opracowanej wersji generatora wykonano analizę mocy, sprawności oraz momentu elektromagnetycznego.
EN
Design of axial-flux generators with magnets is a part of an on-going energy storage research project for wind energy applications. In this paper axial flux one-phase small power prototype of a generator with magnets is analysed. The prototype is modified to three-phase models and the number of stator poles are changed as well. The presented machines consist of slotless stator cores which are made of lamination. Electromagnetic requirements for axial-flux electric machines are achieved by doing three-dimensional finite element analyses. A three-dimensional analysis is necessary due to the nature of arrangement coils such as endwinding effect. The main goal of the electromagnetic field investigation is the achieved high induced rectifier DC voltage from the three phase winding and high efficiency.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.