The article presents the concept of an electric drive for installation in the wheels of commercial vehicles, which will be developed as part of the project "Innovative electric drive unit for commercial vehicles", financed by the National Center for Research and Development under the LIDER XI program. In the article, the Authors presents the advantages and disadvantages of this type of drive and its possible applications. The paper presents the results of design calculations for the electromagnetic circuit along with thermal calculations and the mechanical structure of the drive.
PL
W artykule przedstawiono koncepcję napędu elektrycznego do montażu w kołach pojazdów użytkowych, która zostanie opracowana w ramach projektu „Innowacyjny elektryczny zespół napędowy do pojazdów użytkowych”, finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu LIDER XI. W pracy autorzy przedstawili zalety i wady tego typu napędu oraz jego możliwe zastosowania, a także wyniki obliczeń projektowych obwodu elektromagnetycznego wraz z obliczeniami termicznymi, oraz konstrukcję mechaniczną napędu.
Obecnie w wielu innowacyjnych projektach i rozwiązaniach zainteresowanych wykorzystaniem do napędu silniki elektryczne, szczególną uwagę zwraca się na odpowiednio wysoki stosunek mocy do masy silnika, wyrażany poprzez tzw. współczynnik gęstości mocy ξ. W szczególnym stopniu dotyczy to takich aplikacji jak lotnictwo, e-mobility czy przemysł nautyczny. W niniejszym artykule przedstawiono rozwiązanie silników opracowanych w Instytucie Łukasiewicz – KOMEL, funkcjonujących pod nazwą LEMoK. Przedstawione w publikacji rozwiązanie cechuje się mocą ciągłą 37 kW dla prędkości 5400 rpm i masie silnika 9.5 kg, co pozwala na uzyskanie współczynnika gęstości mocy ξ = 3.9 kW/kg (dla mocy ciągłej). Moc maksymalna silnika wynosi 79 kW.
EN
Currently, in many innovative projects and solutions interested in the use of electric motors, special attention is paid to the appropriately high power-to-weight ratio of the motor, expressed by the so-called power density factor ξ. This applies in particular to applications such as aviation, e-mobility or the nautical industry. This article presents motor solutions developed at the Łukasiewicz - KOMEL Institute, operating under the name LEMoK. The solution presented in the publication is characterized by a continuous power of 37 kW for 5400 rpm and motor weight of 9.5 kg, which allows for a power density factor of ξ = 3.9 kW/kg (for continuous power). The maximum motor power is 79 kW.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The main objective of this paper is focused on the real time implementation in a MATLAB/SIMULINK environment of a closed-loop hybrid control strategy structure consisting of a combination of Fuzzy Logic control approach and a standard PID control strategy. This strategy is applied to control the speed of a 2 HP 1750 rpm permanent magnet DC motor used in a wide range of HVAC applications. The novelty of the paper is the new modeling approach by using SIMULINK SIMSCAPE library blocks, more practical due to its simplicity, easier and faster to implement and, in particular, very easy to practice for MATLAB users compared to a traditional modelling approach. The DC motor can be powered by a unidirectional DC voltage converter connected to a 10 kW-Microgrid PV array or directly from a Li-Ion battery or a Supercapacitor, both connected via two bidirectional DC boost-buck converters to the same Microgrid. The Microgrid energy storage system is suitable for renewable energy applications that are connected to a local grid, thus releasing the overloaded national grid, saving a considerable amount of energy and drastically reducing the energy costs.
In the paper a procedure for determining the observer parameters for selected types of electrical motors is discussed. The procedure is based on the identity observer developed by Luenberger. The paper presents determining the parameters using calculation examples for the DC motor and also for the permanent magnet synchronous motor (PMSM), which utilize the extended state vector to estimate the back electromotive force (BEMF). Presented observer for PMSM does not need to use the information about load torque. The main task of this study is to show how to utilize these general theory to a specified type of motors. Such procedure avoids the use of time-consuming methods of the parameters selection, which are based on random algorithms or the computational intelligence.
Prezentowany artykuł przedstawia nowość na skalę światową: silniki synchroniczne dużej mocy z magnesami trwałymi o rozruchu bezpośrednim przeznaczone do ciężkich rozruchów. W pracy przedstawiono aktualne problemy z eksploatacją napędów młynów bębnowych. Pokazano sposoby na ich rozwiązania, a także przedstawiono poziomy sprawności osiągane przez te silniki w odniesieniu do dotychczasowych rozwiązań.
EN
This article presents a world novelty: high power synchronous motors with permanent magnet direct starting for heavy starts. The paper presents the current problems with the operation with the ball mills. Article contains information how to resolve the operational problems and presents the levels of efficiency achieved by the motors in relation to existing solutions.
W artykule przedstawiono koncepcję poprawy właściwości dynamicznych metody sterowania bezczujnikowego bazującej na napięciach międzyfazowych. Ponadto przedstawiono propozycję realizacji. Oprócz tego w skrócie scharakteryzowano metodę sterowania bezczujnikowego bazującą na napięciach międzyfazowych.
EN
The paper presents the concept of improving the dynamic properties of the sensorless control method based on line-to-line voltages. The proposal of realization was also presented. Additionally, sensorless control method based on lint-to-line voltages was briefly characterized.
W artykule przedstawiono możliwość autodiagnostyki maszyn elektrycznych z magnesami trwałymi stosowanych często jako źródło napędu pojazdów elektrycznych. Opisano w nim innowacyjną metodę analizy stanu technicznego silników elektrycznych z magnesami trwałymi na podstawie ich sygnałów własnych oraz możliwości jej zastosowania w systemach autodiagnostyki pojazdów samochodowych. Przedstawiona metoda wykorzystuje podobieństwo budowy maszyn elektrycznych z magnesami trwałymi do czujnika drgań i jest ona przedmiotem zgłoszenia patentowego nr P.40566. W pracy przybliżono również zalety i wady napędów elektrycznych opartych o silniki elektryczne z magnesami trwałymi wraz z przykładami zastosowania takich napędów w pojazdach rekreacyjnych, użytkowych i osobowych. Dodatkowo przedstawiono porównanie własności trakcyjnych pojazdu Sportowo-Rekreacyjnego z tradycyjnym napędem spalinowym oraz koncepcyjnym napędem elektrycznym.
EN
The self-diagnosis possibility of electrical machines with permanent magnets which are often used as a source of power for electric vehicles are presented in the paper. An innovative method of analyzing technical condition of permanent magnets electric motors based on their self-signals is presented. Additionally, the possibilities to use this method in self-diagnostic systems of vehicles are also discussed. The presented method is based on a construction similarity of electrical machines with permanent magnets to the vibration sensor and it is the subject of patent submission No P.40566. The advantages and disadvantages of electric drives based on electric permanent magnets motors with examples of its use in the recreational, utility and personal vehicles drives are also shown in the study. Moreover, the comparison of UTV vehicle traction proprieties with traditional combustion engine and concept electric drive are shown.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono dwie konstrukcje silników z magnesami trwałymi. Pierwsza z nich to klasyczny silnik cylindryczny z magnesami trwałymi (IPM) o promieniowym rozkładzie linii głównego strumienia magnetycznego, natomiast drugi to silnik tarczowy z magnesami trwałymi o osiowym strumieniu głównym pola magnetycznego. W publikacji dokonano porównania współczynnika gęstości momentu obu konstrukcji, który definiowany jest jako moment na wale silnika uzyskany z jednostki masy lub jednostki objętości. Równolegle dokonano analizy uwzględniając masę jedynie obwodu elektromagnetycznego, jak również masę całego silnika. Porównania dokonano z uwzględnieniem porównywalnych warunków pracy obu maszyn. Ponadto, w publikacji przedstawiono najważniejsze wady i zalety obu konstrukcji pozwalające określić przydatność do zastosowania w wybranych aplikacjach.
EN
This paper presents two constructions of permanent magnet motors. The first one is cylindrical motor with permanent magnet (IPM), with radial distribution of the main lines of magnetic flux, while the second is axial flux permanent magnet motor. The article compares the ratio of torque density of two constructions, which is defined as torque on the motor shaft obtained from units of mass or volume. The analysis was made having regard to the weight of only the magnetic circuit, as well as the weight of the entire motors. Comparisons were made with regard to comparable working conditions of both machines. In addition, the paper presents the main advantages and disadvantages of both construction for determining the usefulness for use in some applications.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono konstrukcje trzech rodzajów silników tarczowych: prądu stałego z komutatorem mechanicznym, z komutatorem elektronicznym i indukcyjny. Silnik z komutatorem elektronicznym ma wiele rozwiązań konstrukcyjnych, w artykule przedstawiono kilka z nich. Silnik tarczowy indukcyjny w ostatnich latach jest przedmiotem badań i opracowań w ośrodkach badawczych na świecie, także w KOMEL-u rozpoczęto prace na ten temat w ramach grantu finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki.
EN
This paper presents the constructions of three types of axial flux motors: DC with mechanical commutator, with electronic commutator and induction motor. Motors with electronic commutator has many constructional solutions. This article presents some of them. Axial flux induction motors in recent years is the subject of research and development in Institutes in the world. Also, Institute of Electrical Drives and Machines KOMEL began work on this subject, under a grant funded by the NCN.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono konstrukcje trzech rodzajów silników tarczowych: prądu stałego z komutatorem mechanicznym, z komutatorem elektronicznym i indukcyjny. Silnik z komutatorem elektronicznym ma wiele rozwiązań konstrukcyjnych, w artykule przedstawiono kilka z nich. Silnik tarczowy indukcyjny w ostatnich latach jest przedmiotem badań i opracowań w ośrodkach badawczych na świecie, także w Instytucie Komel rozpoczęto prace na ten temat w ramach grantu finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki.
EN
This paper presents the constructions of three types of axial flux motors: DC with mechanical commutator, with electronic commutator and induction motor. Motors with electronic commutator has many constructional solutions. This article presents some of them. In recent year the axial flux induction motor is the subject of research and development in many Institutes all over the world. Also, Institute of Electrical Drives and Machines KOMEL has began to work on this subject, under a grant funded by the NCN.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Specyficzna geometria obwodu elektromagnetycznego maszyn tarczowych sprawia, że dla wybranych zastosowań zainteresowanie tego typu konstrukcjami w ostatnich latach rośnie. W niniejszym artykule przedstawiono przykładowe metody obliczeń obwodów elektromagnetycznych maszyn tarczowych z magnesami trwałymi, których poprawność została zweryfikowana w oparciu o wyniki testów laboratoryjnych. Na podstawie analizy wyników dokonano oceny opracowanego algorytmu obliczeń analitycznych oraz poprawności trójwymiarowego modelu silnika. W podsumowaniu zawarto wnioski i uwagi do tematu.
EN
The specific geometry of disc motors electromagnetic circuit causes that the interest in this type of structures in recent years is increasing. This article presents exemplary methods of electromagnetic circuits calculations of axial flux permanent magnet motors, whose correctness has been verified based on the laboratory tests results. On the basis of the outcomes analysis the evaluation of elaborated algorithm of analytical calculations and the accuracy of three-dimensional motor model was made. The summary contains the conclusions and comments on the topic.
W artykule przedstawiono koncepcję układu napędowego pojazdu turystycznego osobowo-towarowego o masie całko-witej do jednej tony. Napęd składa się z dwóch przekształtników tranzystorowych sterowanych przez jeden układ regulacyjny, oraz dwóch silników zamontowanych w kołach napędowych pojazdu. W napędzie zastosowano silniki synchroniczne z magnesami trwałymi i o budowie odwróconej, tzn. z wirnikiem zewnętrznym połączonym bezpośrednio z felgą koła. Omówiona została metoda sterowania jednym programem sterującym dwoma silnikami zasilanymi z dwóch falowników. Zaprezentowane zostały wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych układu.
EN
Article presents the concept of the drive of the tourist vehicle, passenger-cargo with a total weight up to one ton. The drive consists of two convertors controlled by one control circuit, and two motors mounted in the wheels of the vehicle. In the drive uses permanent magnet synchronous motors with the reverse construction. With external rotor which is connected directly to a wheel. The control method supports on one program control of two inverters has been discussed. The simulation and experimental research of the system has been presented.
W niniejszym artykule przedstawiono analizę porównawczą dwóch wybranych konstrukcji silników tarczowych z magnesami trwałymi, które zdaniem autora cechują się najwyższymi współczynnikami gęstości momentu oraz gęstości mocy. W publikacji omówiono budowę obwodu elektromagnetycznego obu silników, przedstawiono wyniki analitycznych obliczeń obwodowych oraz wyniki trójwymiarowych obliczeń MES, które zweryfikowano z wynikami badań laboratoryjnych. W podsumowaniu zawarto wnioski i uwagi do tematu.
EN
This paper presents analysis and comparison of two selected construction of axial flux permanent magnet motors, which according to the author are characterized by the highest ratio of the torque density and power density. In this article author presents the construction of an electromagnetic circuits of these motors. The analytical circuit calculations have been described and the results of three-dimensional field calculations have been presented. The calculation results were verified with the result of the test bench. The summary contains the conclusions and comments.
W artykule został przedstawiony nowoczesny napęd ciągnika górniczego przeznaczonego do pracy w strefach zagrożonych wybuchem pyłu węglowego oraz metanu. Opisany napęd jest prawdopodobnie pierwszym na świecie ciągnikiem górniczym wykorzystującym technologię baterii litowo-jonowych. Ciągnik jest wyposażony w nowoczesny napęd z silnikami z magnesami trwałymi.
EN
The paper presents the modern mining tractor drive designed for use in hazardous areas of coal dust and methane. The described drive is probably the world's first tractor mining that uses technology based on lithium-ion batteries. The tractor is equipped with a modern drive of permanent magnets motors.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Silniki elektryczne coraz częściej znajdują zastosowanie jako napęd pojazdów samochodowych oraz statków powietrznych takich jak paralotnie, motolotnie czy samoloty bezzałogowe. Poszukując rozwiązania maszyny elektrycznej charakteryzującej się jak największym momentem zjednostki masy pod uwagę wzięto silniki tarczowe z magnesami trwałymi. W artykule przedstawiono wybrane konstrukcje silników tarczowych, które zdaniem autorów mogłyby znaleźć zastosowanie jako napęd wolnobieźnych pojazdów samochodowych, bądź statków powietrznych.
EN
Electrical motors are increasingly being used as a drive motor vehicles and aircraft such as gliders, powered gliders and unmanned aircraft. Looking for a solution of the electrical machine characterized as the biggest moment of the unit weight were taken into account disc motors with permanent magnets. The artic/e present selected construction ofaxial f/ux motors which could be used as drive motor vehicles or aircraft.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono projekt oraz obliczenia obwodu elektromagnetycznego silnika tarczowego z magnesami trwałymi, którego obwód elektromagnetyczny składa się z dwóch zewnętrznych stojanów oraz wewnętrznego wirnika. Taka konstrukcja silnika tarczowego cechuje się efektywnym wykorzystaniem objętości maszyny, a tym samym wysokim współczynnikiem gęstości mocy. W artykule przedstawiono wyniki analitycznych obliczeń obwodowych silnika oraz wyniki trójwymiarowych polowych obliczeń magnetostatycznych oraz obliczeń dla pracy silnikowej. Ponadto zbadano wpływ geometrii obwodu elektromagnetycznego na wybrane parametry silnika, między innymi wpływ kształtu magnesów trwałych na moment zaczepowy maszyny.
EN
This article presents a project and calculations of electromagnetic circuit in axial flux permanent magnet motor with two outer stators and inner rotor. It is an axial flux motor which is characterized by efficient use of the machine volume, and thus a high ratio of the power density. The analytical circuit calculations have been overwritten and the results of three-dimensional magnetostatic field calculations as well as the results for motor work have been presented. Furthermore, the influence of the electromagnetic circuit geometry on the selected motor parameters has been studied, e.g. influence of the shape of permanent magnets on the cogging torque has been investigated.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
We discuss some methods of experimental identification of disturbance forces effecting permanent magnet linear motors. The nature of these forces is presented shortly. We concentrate on "observer-based parameter identifiers" (OPI) method, which originates from general adaptive control theory and fuzzy approximation. Numerical examples are provided.
PL
Omówiono metody eksperymentalnej identyfikacji sił zakłócających pracę liniowych silników z magnesami trwałymi. Przedstawiono krótko ich źródła i specyfikę tych zakłóceń. Zaprezentowano metodę wykorzystania "obserwatorowych identyfikatorów parametrów", wywodzących się z teorii sterowania adaptacyjnego i wykorzystano aproksymację danych przez modele rozmyte. Właściwości przedstawionych metod zilustrowano przykładami numerycznymi.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.