Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Optimization od the Operation Behaviour of a Pemanent Magnet Excited Transverse Flux Motor for Direct Servo-Drive Applications Uve Werner

Wemer U.

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni

|

2017

|

nr 101

53--63

EN

This paper presents a control based upon optimised current waveforms with switching on current harmonics to achieve an accurate position and speed control with reduced ripples in torque shape for a transverse flux motor. The approaches are verified by measured results at a two phase prototype of a magnet exicited transverse flux motor.

2

An analysis and verification of a dynamical model of a transverse flux motor

Łukaniszyn M., Kowol M., Kołodziej J.

Computer Applications in Electrical Engineering

|

2011

|

Vol. 9

129--138

EN

The paper presents dynamics simulation results for the three-module reluctance motor (Transverse Flux Motor -TFM) with an outer rotor. Calculations of the most important integral parameter used in the circuit model, are performed using the Flux3D package based on the finite element method. A mathematical model for a dynamics analysis of TFM is built in the Matlab/Simulink environment. The model has a hierarchical structure with its fundamental part being a single phase-belt of the motor. The basis for the construction of the laboratory setup is a DS1104 R&D Controller Board with a CP1104 Connector Panel. The experimental validation is divided into two parts. In the first step, the mathematical model of TFM under steady-state operation is examined. In the second step, experimental validation of the results obtained from the dynamical circuit models is performed. Results of the simulations, confirmed by the experimental validation presented in this work, allow to determine the most important characteristics of TFM in both dynamic and steady-state conditions.

3

Application of an evolutionary algorithm for the optimal design of transverse flux motor

Kowol M., Kołodziej J.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Opolska

|

2010

|

z. 63

27-28

EN

The paper presents optimization results for a two-module reluctance motor (Transverse Flux Motor) with an outer rotor. The main optimization instrument is Matlab and its evolutionary algorithm connected with field computations software and a database to limit the computation costs. The presented objective function is directed for the TFM starting torque maximization.

4

Applications of an evolutionary algorithm in construction optimization of electrical motors

Kowol M., Młot A., Łukaniszyn M., Latawiec K.

Prace Naukowe Politechniki Śląskiej. Elektryka

|

2010

|

z. 4

55-66

EN

This paper deals with evolutionary optimization of construction parameters for brushless DC permanent magnet (BLDC) and transverse flux (TFM) motors. For a BLDC motor permanent magnets shape parameters are optimized to provide a minimum cogging torque. 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 a TFM, magnetic circuit construction parameters are optimized to compromise between the high electromagnetic torque and low torque pulsations. For both motors, the evolutionary optimization algorithm is coupled with a 3D FEM program employed for precise modeling of the electromagnetic field.

PL

W artykule przedstawiono optymalizację parametrów obwodu magnetycznego bezszczotkowych silników prądu stałego z magnesami trwałymi (BLDC) oraz silnika reluktancyjnego przełączalnego z zewnętrznym wirnikiem i ze strumieniem poprzecznym (transverse flux motor - TFM). W silniku BLDC optymalizowano wymiary magnesu trwałego, aby otrzymać minimalną wartość momentu od zębów (tzw. momentu zaczepowego). W pracy pokazano, że przy zastosowaniu magnesów trwałych ze zmiennym kierunkiem wektora magnetyzacji moment zaczepowy może być zredukowany sześciokrotnie, w stosunku do silnika z magnesami o radialnym kierunku wektora'magnetyzacji. W przypadku silnika TFM zadanie optymalizacji sprowadzało się do zmiany wymiarów zębów wirnika, aby otrzymać maksymalny moment elektromagnetyczny przy stosunkowo niskich jego pulsacjach. W obu zadaniach optymalizacji algorytm ewolucyjny współpracował z programem opartym na trójwymiarowej metodzie elementów skończonych (FEM), w celu dokładnego modelowania pola magnetycznego w silnikach.

5

Performance analysis of a two-module reluctance motor with an axial flux

Łukaniszyn M., Kowol M., Kołodziej J.

Computer Applications in Electrical Engineering

|

2010

|

Vol. 8

72--80

EN

The paper presents simulation results for a two-module reluctance motor (Transverse Flux Motor) with an outer rotor. The two-module TFM construction is compared with a classical, three-module one. A specific shape of teeth is used to obtain a non-zero start torque. Calculations of the magnetic field and electromagnetic torque are performed using the Flux3D package based on the finite element method. In particular, the paper analyses the influence of the new motor magnetic circuit construction on the torque produced by the motor and its pulsations. The calculations enable to determine electromechanical parameters for a specific motor under design without making its costly prototype. A number of computer simulations are carried out and the results are compared with the three-module prototype version of the motor.

6

Construction of a dynamic model for a transverse flux motor

Kowol M., Kołodziej J.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2009

|

Z. 240

129-139

EN

The paper presents the simulation results of the modular reluctance motor (Transverse Flux Motor) with an outer rotor in different transient states. The main goal of the analysis was the developing process of a mathematical TFM model with a high level of accordance with real object. The mathematical model was implemented in Matlab/Simulink environment and compared with the filed-circuit model (FLUX3D). Several computer simulations were carried out for different TFM motor operating conditions.

PL

Praca zawiera wyniki badań symulacyjnych stanów dynamicznych silnika reluktancyjnego o budowie modułowej z wirnikiem zewnętrznym ze strumieniem poprzecznym (TFM). Silnik zbudowany jest z trzech modułów oddzielonych od siebie przekładkami dystansowymi, każdy z modułów zawiera 12 zębów oraz jedno uzwojenie (rys. 1). Poszczególne moduły wirnika przesunięte są względem siebie o dziesięć stopni mechanicznych, natomiast moduły stojana są ułożone symetrycznie względem siebie. Do zasilania w/w silnika zastosowano układ półmostkowy typu "H", składający się z sześciu tranzystorów i diod zwrotnych. Zasadniczym celem badań było opracowanie modelu matematycznego silnika TFM zapewniającego dobre odzwierciedlenie zjawisk występujących w tego rodzaju napędach elektrycznych. Model matematyczny zaimplementowano w środowisku Matlab/Simulink, oraz Tolboox PLECS do zamodelowania układu zasilania. Nieliniowość strumienia magnetycznego zależnego od prądu i położenia kątowego uwzględniono stosując w modelu matematycznym funkcję ψ= f ( i,Θ ) (rys. 4a). Podobne podejście zastosowano w przypadku momentu elektromagnetycznego wyznaczając funkcję T = f ( i,Θ ). Funkcje te wyznaczono w na drodze obliczeń polowych zweryfikowanych pomiarowo. Struktura modelu symulacyjnego ma charakter hierarchiczny. Składa się z podsystemów każdego z pasm (rys. 5), układu zasilania i sterowania (rys. 6) oraz z bloku implementacji wielkości mechanicznych (rys. 7). W punkcie 4 zamieszczono wykresy będące porównaniem badań symulacyjnych przy użyciu modelu matematycznego (Matlab/Simulink) oraz obarczonego dużymi nakładami obliczeniowymi modelu polowoobwodowego (FLUX3D). Na rysunku 8 (a-e) przedstawiono jałowy rozruch silnika TFM przy obniżonym napięciu zasilania. Rysunek 9 (a-c) obrazuje rozruch pod obciążeniem dla znamionowej wartości napięcia zasilania. Porównanie modelu matematycznego z modelem polowo-obwodowym pozwala na wyciągnięcie wniosku o zadowalającej dokładności modelu matematycznego. Otrzymano szereg charakterystyk dla różnych warunków pracy silnika TFM w znacznie krótszym czasie niż dla obliczeń polowo-obwodowych. Opracowane narzędzie umożliwi dalsze, bardziej zaawansowane badania optymalizacyjne z wykorzystaniem metod stochastycznych poszukiwania rozwiązań danego problemu.

7

Analysis of criterion functions in optimization of the magnetic circuit for TFM

Kowol M., Łukaniszyn M., Latawiec K.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2009

|

Z. 240

151-162

EN

The paper presents an optimal design of the magnetic circuit for a modular reluctance TFM. A numerical model of the motor developed in the Flux3D program is coupled with a Matlab-based evolutionary algorithm for optimization of construction parameters of the magnetic circuit. The fundamental role of a type of an optimization criterion function is comparatively analysed and a new effective criterion function is introduced.

PL

W artykule przedstawiono optymalizację obwodu magnetycznego silnika reluktancyjnego o budowie modułowej z wirnikiem zewnętrznym (rys. 1), przy zastosowaniu różnych wariantów funkcji celu. Do minimalizacji funkcji celu zastosowano algorytm ewolucyjny (AE), będący uogólnieniem algorytmu genetycznego, dostępny w bibliotece programu Matlab. Do projektowania obwodu magnetycznego zastosowano natomiast program do obliczeń polowych metodą elementów skończonych Flux3D. Ze względu na to, że modele polowe charakteryzują się dużym kosztem obliczeń, w szczególności przy zastosowaniu trójwymiarowej metody elementów skończonych, algorytm optymalizacyjny został rozbudowany dodatkowo o bazę danych. W bazie tej zapisywano dane osobników oraz obliczony dla nich moment elektromagnetyczny. Przed wykonaniem obliczeń polowych, zostaje wykonana procedura przeszukiwania bazy, w celu sprawdzenia, czy dla wygenerowanego osobnika nie zostały juz wcześniej wykonane obliczenia polowe. Pierwszym zadaniem optymalizacyjnym było poszukiwanie największej wartości średniej momentu elektromagnetycznego. Funkcję celu opisano zależnością (2). W dalszej części pracy przeprowadzono obliczenia poszukiwania takiego rozwiązania, dla którego pulsacje momentu elektromagnetycznego (ε) byłyby jak najmniejsze. W tym przypadku funkcja celu została opisana zależnością (3). Pierwsze rozwiązanie charakteryzowało się uzyskaniem dużej wartości średniej momentu elektromagnetycznego w stosunku do modelu podstawowego, jednakże pulsacje momentu również wzrosły (tab. 2). Natomiast dla drugiego rozwiązania uzyskano zmniejszenie pulsacji momentu elektromagnetycznego o ponad 50% w stosunku do modelu bazowego, przy czym uzyskana wartość średnia momentu elektromagnetycznego jest mniejsza niż dla pierwszego rozwiązania (tabela 3). Stąd też w kolejnym etapie obliczeń optymalizacyjnych problem optymalizacji zdefiniowano jako poszukiwanie wysokiej wartości średniej momentu elektromagnetycznego przy jednoczesnej minimalizacji jego pulsacji. Dla tak zdefiniowanego zadania funkcję celu opisano zależnościami (4) i (5). Wyniki obliczeń zamieszczono w tabelach 4 i 5. Przeprowadzona analiza pozwala na określenie optymalnych wymiarów obwodu magnetycznego, które w efekcie dają najlepsze rozwiązanie pod kątem poprawy wartości parametrów elektromechanicznych silnika już na etapie projektowania. Prezentowana metoda optymalizacyjna jest względnie prostym i skutecznym narzędziem do poszukiwania optymalnych parametrów konstrukcyjnych modeli numerycznych.

8

Analiza pracy przełączalnego silnika reluktancyjnego z wirnikiem zewnętrznym

Kowol M.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Opolska

|

2007

|

Vol. 322, z. 59

19-20

EN

In the paper the performance of the modular reluctance motor (Transverse Flux Motor) with an outer rotor is presented. The calculation of the magnetic filed and electromagnetic torque were performed using Flux3d package based on the finite element method. The calculation results are in good agreement with experimental data obtained from the prototype motor. The calculations presented enable to determine the output electromechanical parameters of the motor already being in the stage of the design.

9

Optimization of magnetic circuit of a modular reluctance motor with an outer rotor

Łukaniszyn M., Kowol M.

Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering

|

2007

|

No 55

157-166

EN

In the paper a new construction of the modular reluctance motor (Transverse Flux Motor) with an outer rotor is presented. As a results of change of the motor magnetic circuit shape, the torque pulsations are greatly reduced and the average electromagnetic torque significantly increases. For the computation of an optimal magnetic circuit shape a 3D finite element software (Flux3D) was used and an evolutionary algorithm in Matlab was implemented. In the evolutionary algorithm used for optimization, six parameters (r1 r2, r3, l2, α β [3 - see Fig. 3) were taken into account. Several computer simulations were carried out and the results were compared with the prototype version of the motor.