Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Przegląd konstrukcji przekładni magnetycznych

Kołodziej Janusz, Kowol Marcin, Mynarek Piotr, Łukaniszyn Marian

Przegląd Elektrotechniczny

|

2023

|

R. 99, nr 1

249--255

PL

Niniejsza praca opisuje szerokie spektrum zagadnień związanych z transformacją energii za pośrednictwem pola magnetycznego, a w szczególności prac dotyczących modelowania, optymalizacji konstrukcji i weryfikacji pomiarowej przekładni magnetycznych zbudowanych w Katedrze Automatyzacji Napędów i Robotyki Politechniki Opolskiej. We wstępie przedstawiono rys historyczny przekładni magnetycznych, zasadę działania oraz najważniejsze cechy tych przetworników. Znaczną część pracy poświęcono przedstawieniu stanu zagadnienia, opisując istniejące obecnie konstrukcje przekładni magnetycznych oraz ich klasyfikacje w odniesieniu do stosowanych powszechnie przekładni mechanicznych. W dalszej części pracy przedstawiono i omówiono istotne charakterystyki oraz parametry współosiowej przekładni magnetycznej, zaprezentowano prototyp, stanowisko badawcze, wyniki obliczeń i weryfikację pomiarową. Następnie przeanalizowano wpływ parametrów konstrukcyjnych przekładni pod kątem zwiększenia wartości momentu magnetycznego. Omówiono także modele dyskretne i fizyczne przekładni magnetycznych ze strumieniem radialnym i strumieniem osiowym, o przełożeniu całkowitym i ułamkowym. Opisano również zyskujące współcześnie na popularności hybrydowe przetworniki elektromagnetyczne z wbudowaną przekładnią magnetyczną.

EN

This work describes a wide spectrum of issues related to the transformation of energy through the magnetic field, in particular, the work on modeling, design optimization and measurement verification of magnetic gears built at the Department of Drive Automation and Robotics at the Opole University of Technology. The introduction presents a history of magnetic gears, the principle of operation and the most important features of these converters. A significant part of the work was devoted to the presentation of the state of the art, describing the currently existing designs of magnetic gears and their classifications in relation to the commonly used mechanical transmissions. In the further part of the work, the essential characteristics and parameters of the coaxial magnetic gear are presented and discussed, also the prototype, test stand, calculation results and measurement verification are presented. Then, the influence of the design parameters of the gears was analyzed in terms of increasing the value of the magnetic torque. Discrete and physical models of magnetic gears with radial flux and axial flux, with integer and fractional ratios, are also discussed. There are also described hybrid electromagnetic transducers with a built-in magnetic gear, which are becoming more and more popular nowadays.

2

Optimal Design of a Novel Magnetic Twisting Device based on NSGA-II Algorithm

Qiao Xu, Yuchen He, Shunqi Mei, Zhen Chen, Shaojun Wang, Xuemei Tang

Autex Research Journal

|

2022

|

Vol. 22, no. 2

194--200

EN

This paper presents a novel magnetic twisting device with a coaxial double rotor based on non-contact transmission characteristics of magnetic drive technology. When the twisting device rotates one cycle, the yarn can get triple twists. This means the new device can twist three times more than what the traditional single twist does. The structure of the magnetic twisting device is designed according to the twisting principle. The influence of main structural parameters on the magnetic torque is analyzed. To optimize the maximum transmission torque and the minimum magnet volume, the multi-objective optimization design model for the twisting device is established. Main parameters such as the relative angle of active disc assembly and passive disc assembly, the thickness of magnet, and the average radius of the magnet distribution are optimized by NSGA-II algorithm. Optimization results show that the proposed structural optimization design of a twisting device based on the magnetic drive has excellent performance and is effective for industrial application.

3

Analiza wytrzymałościowa modulatora w przekładni magnetycznej

Gabor R., Mynarek P., Kowol M.

Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering

|

2017

|

No. 91

407--417

PL

W pracy przedstawiono możliwość zastosowania technologii wydruku 3D do budowy przekładni magnetycznej i wynikających z niej korzyści. Opracowano trójwymiarowy model numeryczny przekładni, pozwalający na wyznaczenie charakterystyki momentu magnetycznego w funkcji kąta położenia wirnika wewnętrznego. Wyniki symulacji komputerowych zweryfikowano z pomiarami na rzeczywistym obiekcie. Przedstawiono także wstępną analizę modalną prezentowanej konstrukcji przekładni magnetycznej, w celu wyznaczenia częstotliwości rezonansowych.

EN

The paper presents the possibility of using 3D printing technology and its benefits to build a magnetic gear. Developed three–dimensional numerical gear model, allowing the determination of the characteristics of the magnetic torque as a function of the angle position of the inner rotor. The preliminary results of a modal analysis magnetic gears in order to determine the resonant frequency are presented. The results of computer simulations are verified with measurements on the physical prototype.

4

Badania symulacyjne przekładni magnetycznej

Kowol M., Kołodziej J., Łukaniszyn M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 1

96--101

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.

5

Analiza pracy przekładni magnetycznej

Kowol M., Kołodziej J., Łukaniszyn M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2014

|

Nr 4(104)

125--130

PL

Ciągły rozwój techniki determinuje poszukiwanie nowych rozwiązań konstrukcyjnych maszyn elektrycznych o poprawionych parametrach elektromechanicznych. W ostatnim czasie można zauważyć wzrost zainteresowania pasywnymi oraz aktywnymi przekładniami magnetycznymi. W pracy przedstawiono budowę, zasadę działania oraz analizę pracy zmodyfikowanej przekładni magnetycznej. Zbudowano prototyp przetwornika momentu, umożliwiającego uzyskanie przełożenia 4:1 lub 5:1. Dla analizowanej konstrukcji opracowano dwu oraz trójwymiarowe modele numeryczne, dla których wykonano szereg obliczeń polowych. Wyznaczono oraz porównano charakterystyki momentu magnetycznego w funkcji kąta położenia wirnika wewnętrznego względem pierścienia pośredniczącego (modulującego) oraz wirnika zewnętrznego. Przedstawiono przykładowe rozkłady indukcji magnetycznej dla analizowanej konstrukcji przekładni. Wyniki obliczeń zostały zweryfikowane z pomiarami na prototypie przetwornika.

EN

Continuous development of technology determines the search for new solutions of design electric machines with improved electromechanical parameters. In recent years, there is an increase interest in passive and active magnetic gears. The paper presents the design, operation and performance analysis of the modified magnetic gear. The new prototype of magnetic gear, allows to obtain ratio of 4:1 or 5:1. For the analyzed construction are developed two and three-dimensional numerical models, for which are performed a series of calculations of the magnetic field. The characteristics of the magnetic torque as a function of the angle position of the inner rotor respect to the intermediate ring (modulating ring) and the outer rotor are determined and compared. The examples of distributions of magnetic induction for the analyzed transmission construction are presented. The calculation results are verified with measurements on the prototype transmitter.

6

Analiza pola magnetycznego w przekładni magnetycznej

Kowol M., Kołodziej J., Łukaniszyn M.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2013

|

Nr 3(100), cz. 1

163-168

PL

W pracy przedstawiono budowę oraz zasadę działania zmodyfikowanej przekładni magnetycznej. Dla przykładowej konstrukcji przekładni, o przełożeniu 4:1, opracowano dwuwymiarowy model numeryczny, dla którego wykonano szereg obliczeń polowych. Przeprowadzono analizę rozkładu składowej promieniowej indukcji magnetycznej w szczelinach powietrznych. Za pomocą metody tensora naprężeń Maxwella wyznaczono charakterystyki przenoszonego momentu magnetycznego.

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-dimensional numerical field model. On the base of field calculations, an analysis of the distribution of the radial component of the magnetic flux density in the air gaps were performed. The magnetic torque characteristics were calculated using the Maxwell Stress Tensor Method.

7

The electronic and magnetic properties of Nd5Co19B6 and Nd5Co21B4 compounds

Szajek A.

Materials Science Poland

|

2006

|

Vol. 24, No. 3

843--848

EN

The Nd5Co19B6 and Nd5Co21B4 compounds were manufactured as promising systems suitable for fabrication of permanent magnets. They belong to the Rm+nCo5m+3nB2n family having the P6/mmm space group. The band structure calculations are performed by the tight binding version of the linear muffin-tin orbital method in the atomic sphere approximation (TB-LMTO ASA). The calculated magnetic moments on Co atoms depend on their local environment. The calculated values are compared with the bulk measurements.

8

The electronic and magnetic properties of metastable Fe22PdB6 and Fe22PtB6 compounds

Szajek A., Kostyrya S.A., Idzikowski B.

Materials Science Poland

|

2006

|

Vol. 24, No. 3

855--859

EN

Nanstructured soft magnets are example of materials made by partial crystallization of amorphous precursors. Fe22(Pt,Pd)B6 compounds which crystallize in the Cr23C6-type structure having four inequivalent sites (4a, 8c, 48h, 32f) for Fe, Pd and Pt atoms can form grains of several nanometers in diameter in residual amorphous matrix. Band structure calculations show that the local magnetic moments of Fe atoms depend on their local environments, and for 4a and 8c sites the resultant moments are enhanced up to about 2.5-3 žB/atom. The Pd and Pt atoms prefer location in 4a and 8c positions, respectively. Magnetic moments induced on the substituted atoms are equal to 0.45 žB/atom on Pt atom and 0.39 žB/atom on Pd one.

9

Magnetization distribution in nanocrystalline Fe0.48Al0.52

Szymański K., Dobrzyński L., Satuła D., Voronina E., Yelsukov E.P.

Materials Science Poland

|

2006

|

Vol. 24, No. 3

753--759

EN

The Mössbauer polarimetry are used for investigation of orientation of the Fe magnetic moments in nanocrystalline Fe0.48Al0.52 disordered alloy prepared my mechanical grinding. Local Fe magnetic moments and their contributions to the net magnetization at the selected external fields and temperatures were estimated. It was found that the components of the Fe magnetic moments parallel to the net magnetizations reduce their values much faster with increasing number of neighbouring Al atoms than the total iron moments.

10

Calculated magnetic moments and electronic structure of the compounds Rn+1Co3n+5B2n, R = Gd, Tb, n = 0, 1, 2, 3 and ∞

Szajek A., Morkowski J.A.

Materials Science Poland

|

2006

|

Vol. 24, No. 3

839--842

EN

The compounds of the Rn+1Co3n+5B2n family crystallize in a hexagonal structure having the P6/mmm space group. The ab initio spin-polarized band structure calculations have been performed based on the tight-binding linear muffin-tin orbitals method (TB LMTO) for the following five representatives of the family: RCo5, RCo4B, R3Co11B4, R2Co7B3 and RCo3B2, where R=Gd or Tb. The cobalt atoms occupying distinct sites have different types and numbers of neighbouring atoms and as a consequence the magnetic moments are different. The calculated values are compared with the bulk measurements.

11

Calculation of sensitivity of the integrating pulse magnetometer with a first order gradiometer

Trojanowski S., Gilewski A., Warchulska J.

Metrology and Measurement Systems

|

2004

|

Vol. 11, nr 2

159-176

EN

Inductive magnetometers used for measurements in pulsed magnetic fields should have correct frequency characteristics. In the present work we describe the construction of an inductive magnetometer for measurements of the magnetic moment in pulsed magnetic fields, together with the calculation procedures for determination of its sensitivity. We present a method for the determination of the effective coupling coefficient (k eff) between the sensing coils set (gradiometer) and cylindrical samples, as well as a method for calculation of the thermal noise (U TN) in the measuring system. The determination of k eff permits a straightforward connection of the value of the measured signal with the magnetic moment of the sample and calibration of the gradiometer in absolute units.

PL

Magnetometry indukcyjne używane do pomiarów w impulsowych polach magnetycznych powinny wykazywać odpowiednie charakterystyki częstotliwościowe. W niniejszej pracy opisujemy konstrukcję magnetometru indukcyjnego do pomiarów momentu magnetycznego w impulsowych polach magnetycznych oraz procedury obliczeniowe do określenia jego czułości. Przedstawiamy metodę wyznaczania efektywnego współczynnika sprzężenia (k eff) między układem cewek pomiarowych (gradiometrem) a cylindryczną próbką jak również metodę obliczeń szumów termicznych (U TN) w układzie pomiarowym. Wyznaczenie k eff pozwala na bezpośrednie powiązanie wartości mierzonego sygnału napięciowego z momentem magnetycznym próbki i kalibrację gradiometru w jednostkach absolutnych.

12

Moment silników bezzestykowych z magnesami trwałymi w stanie bez prądu

Pochanke A.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2001

|

Z. 208

131-141

PL

W pracy przeprowadzono analizę wpływu zmienności punktu pracy magnesu trwałego na charakterystyki kątowe momentu elektromagnetycznego silników bezzestykowych, a w szczególności badano problematykę występowania i obliczania momentu, gdy silniki znajdują się w stanie bez prądu. Przedstawiono wyniki obliczeń symulacyjnych wpływu skosu magnesów wirnika na tętnienia momentu wypadkowego. Wykazano teoretyczne możliwości całkowitej redukcji tych tętnień.

EN

In a permanent magnet motor the basic electromagnetic torque is generated as the result of the interaction of the permanent magnet flux with the magnetomotive force of the armature. The interaction between the rotor magnets and the slotting on the stator causes the periodical variations of the permanent magnet flux. This causes the ripple of the total electromagnetic torque which have two fundamental components. The first component of the torque ripple is proportional to magnetomotive force of the armature. The second component which exists even in the absence of the stator currents, results from the modulation of the permanent flux and is called cogging torque or detent torque. The torque ripple causes additional losses, mechanical vibrations and noise. The variation of the permanent magnet flux is an obstruction in realizing constant speed control or high accuracy of position control. There are several methods for reduction of this variation of the permanent magnet flux, but one of the most effective techniques for minimization of this undesirable phenomenon is stator slot skewing or skewing the rotor magnetic field distribution via either skewed rotor magnets or skewed magnetization. In this paper the influence of skewing the rotor field distribution - via skewed mounting of discrete magnet segments on the rotor - on the cogging torque and on the ripple of the total electromagnetic torque is investigated. The finite element method has been used to calculate the magnetic field distribution and the total torque has been calculated using the Maxwell stress method. The cogging torque has been also calculated using the method of the magnetic co-energy variation.

13

Analiza układu napędowego z silnikiem indukcyjnym klatkowym przy bezpośrednim sterowaniu mocy i momentu elektromagnetycznego

Pieńkowski K.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2001

|

Z. 208

119-130

PL

Przedstawiono układ napędowy z silnikiem indukcyjnym klatkowym sterowanym częstotliwościowo przez falownik napięcia. Obwód pośredniczący falownika jest zasilany z sieci prądu przemiennego przez przekształtnik AC/DC o takiej samej strukturze topologicznej jak falownik napięcia. Przedstawiono metody sterowania przekształtników energoelektronicznych w tym układzie napędowym: metodę bezpośredniego sterowania mocy elektrycznej do sterowania przekształtnika AC/DC i metodę bezpośredniego sterowania momentu i strumienia do sterowania falownika napięcia i silnika indukcyjnego. Opisano układ sterowania i omówiono wybrane wyniki symulacji cyfrowej.

EN

Voltage source inverters with direct current link and PWM control are widely used in industry to realize high dynamic control for drive systems with induction motors. The common supply for the DC link of that inverters consists of an uncontrolled rectifier bridge connected to the three phase grid. This system produces harmonic distortion in the mains and the electrical braking of induction motor with energy recovery can not be realized. These disadvantages can be avoided if a controlled reversible three-phase AC/DC power converter is used at the line side. The structure of the power electronic system considered in the paper is shown in Fig. 1. Major parts of the system are two identical voltage source inverters. The three phase grid is connected to the line-side inverter by three inductances. The DC link consists of a single capacitor bank. The squirrel-cage induction motor is directly connected to the machine-side inverter. Among all methods of induction motor control the Direct Torque Control (DTC) appears to be very atractive. Because the line-side converter has identical scheme as the voltage source converter it can be controlled in the same way. In the paper the principle of DTC control is applied to the line converter and is called as Direct Power Control (DPC). The basic idea of DTC control is based on vector equations (1)-(3) and is presented in Fig 2a). For using the principle of DTC control for line-side converter two virtual flux vectors are defined by equations (5): the grid flux vector and the inverter flux vector. The basic idea of DPC control is based on vector equations (4)-(7) and is presented in Fig. 2b). The full control scheme with application the DTC control of machine-side inverter and the DPC control of line-side inverter is presented in Fig. 3 and described in Chapter 3. The performance of the considered control scheme was tested by numerical simulations. The results of simulation are presented in Fig. 4-7 and discussed in Chapter 4. Fig. 4 shows induction motor torque waveforms for motor operation and for regenerating operation caused by the change of the mechanical load. In Fig. 5 the waveforms of phase voltage and phase current of induction motor are presented. Fig. 6 shows the line voltage and the line current for power conversion from line-side to machine-side and at a power conversion from the induction machine to the mains. Fig. 7 presents the waveforms of the dc link voltage and current for the considered states of system operation. The results of investigations show the effectiveness of the considered DPC and DTC methods of control. The DPC control enables to impose nearly sinusoidal line currents with unity power factor. The control strategies are quite simple because a coordinate transformation is not required and very fast and accurate control can be obtained.

14

Model matematyczny stanowiska do badania momentu elektromagnetycznego silników metodą reakcji stojana

Pochanke A.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

1999

|

Z. 201

171-182

PL

W pracy przedstawiono model matematyczny stanowiska do wyznaczania wartości chwilowej momentu elektromagnetycznego silników małej mocy metodą pomiaru siły reakcji stojana na czujnik dynamometryczny. Przeprowadzono przykładowe badania symulacyjne prowadzące do określenia wpływu wartości parametrów stanowiska na dokładność odwzorowania momentu elektromagnetycznego przez siłę reakcji stojana.

EN

The measurement of the electromagnetic torque of an electric motor is very important all the more since often this is the only way to get information about the instantaneous value of the torque. One of the methods is the method using the measurement of the angular displacement of the stator arm. For measuring this reaction of the stator the dynamometric transducers (usually piezoelectric devices) are used. The test stand realising this method is shown in Fig. 1. This is three-mass system with three degrees of freedom: angular positions of the stator, rotor and load. The dynamics equations of this system can be expressed in form (1). The operation of the test stand depends on the values of its parameters: moments of inertia, coefficients of viscosity dumping and torsional stiffnesses of the elements. On values of these parameters also depends difference between the real value of the electromagnetic torque and the instantaneous value of the torque measured by the piezoelectric device (the signal of this device is proportional to the angular displacement of the stator). The equations (1) were examined in the simulation model. The investigations were made for values of the parameters given in Table 1. The results of the simulations are shown in Fig. 2, where the thick line marks the real curve of the electromagnetic torque and the thin line marks the product of the angular displacement of the stator and the stiffness of the measuring device. The results of the simulations show that the values of the parameters of the test stand have the determined influence on the measurement of the motor torque.