Permanent magnets electric motor with two-stage magnetic gearbox for electric vehicles

• Autorzy: Grebenikov, Viktor , Gamaliia, Rostislav , Popkov, Vladimir , Dadychin, Sergey

Warianty tytułu

PL

Silnik elektryczny na magnesy stałe z dwustopniową przekładnią magnetyczną do pojazdów elektrycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results of a study of the characteristics of an electric motor and a two-stage magnetic gearbox with neodymium magnets for an electric vehicle are presented. For the given dimensions of the electric vehicle (total mass, frontal body area, wheel radius, etc.), the optimal configuration and dimensions of the magnetic system of the electric motor and the two-stage magnetic gearbox are determined. The calculation of the parameters of the two-stage magnetic gearbox was carried out for the NEDC driving cycle and two values of the road inclination angle: α = 0%, α = 12%. It is shown that to reduce the electromagnetic torque of the drive motor, it is advisable to use a magnetic gearbox with a gear ratio G_r = 15.36 at an electric vehicle speed of up to 50 km/h, at a speed of more than 50 km/h – with a gear ratio G_r = 6.4. When designing a drive electric motor, numerical studies of six configurations of the magnetic system of the electric motor rotor were carried out. The calculation of the characteristics of the investigated electric motor and gearbox was carried out in the Simcenter MotorSolve and Simcenter Magnet software package.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań charakterystyk silnika elektrycznego z magnesami neodymowymi i dwustopniową przekładnią magnetyczną dla pojazdu elektrycznego. Dla zadanych wymiarów pojazdu elektrycznego (masa całkowita, powierzchnia czołowa nadwozia, promień koła itp.) określa się optymalną konfigurację i wymiary układu magnetycznego silnika elektrycznego oraz dwustopniowej przekładni magnetycznej. Obliczenia parametrów dwustopniowej przekładni magnetycznej przeprowadzono dla cyklu jazdy NEDC i dwóch wartości kąta nachylenia drogi: α =0%, α = 12%. Wykazano, że w celu zmniejszenia momentu elektromagnetycznego silnika napędowego zaleca się stosowanie przekładni magnetycznej o przełożeniu G_r = 15,36 przy prędkości pojazdu elektrycznego do 50 km/h, przy prędkości powyżej 50 km /h – przy przełożeniu G_r = 6,4. Projektując silnik elektryczny napędowy przeprowadzono badania numeryczne sześciu konfiguracji układu magnetycznego wirnika silnika elektrycznego. Obliczenia charakterystyk badanego silnika elektrycznego i przekładni przeprowadzono w pakiecie oprogramowania Simcenter MotorSolve i Simcenter Magnet.

Słowa kluczowe

PL

przekładnia magnetyczna; magnesy trwałe; silnik z magnesem trwałym; cykl jazdy; konfiguracja układu magnetycznego

EN

magnetic gearbox; permanent magnets; permanent magnet motor; driving cycle; magnetic system configuration

• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2023
• Tom: Nr 1 (128)
• Strony: 21--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Grebenikov, Viktor

• Institute of Electrodynamics, The National Academy of Sciences of Ukraine

autor

Gamaliia, Rostislav

• Institute of Electrodynamics, The National Academy of Sciences of Ukraine

autor

Popkov, Vladimir

• Institute of Electrodynamics, The National Academy of Sciences of Ukraine

autor

Dadychin, Sergey

• Institute of Electrodynamics, The National Academy of Sciences of Ukraine

Bibliografia

• [1] S. Wankhede, L. Kamble, P. Thorat: Differentiation of various drive cycles for estimating an electric four wheeler’s energy utilisation for efficacious performance. Energy Storage, No 5(4):e433. 2023, doi:10.1002/est2.433.
• [2] M. Mruzek, I. Gajdáč, Ľ. Kučera, D. Barta: Analysis of Parameters Influencing Electric Vehicle Range, Procedia Engineering, Volume 134, 2016, Pages 165-174, ISSN 1877-7058, https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.01.056.
• [3] A.G. Sarigiannidis, M.E. Beniakar and A.G. Kladas: Fast Adaptive Evolutionary PM Traction Motor Optimization Based on Electric Vehicle Drive Cycle in IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 66, no. 7, pp. 5762-5774, July 2017, doi: 10.1109/TVT.2016.2631161.
• [4] S. Günther, S. Ulbrich, W. Hofmann: Driving cycle-based design optimization of interior permanent magnet synchronous motor drives for electric vehicle application, 2014 International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion, Ischia, Italy, 2014, pp. 25-30, doi: 10.1109/SPEEDAM.2014.6872108.
• [5] T.V. Frandsen, P.O. Rasmussen, K.K. Jensen: Improved motor intergrated permanent magnet gear for traction applications, 2012 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), Raleigh, NC, USA, 2012, pp. 3332-3339, doi: 10.1109/ECCE.2012.6342334.
• [6] D. Fodorean: State of the Art of Magnetic Gears, their Design, and Characteristics with Respect to EV Application. Modeling and Simulation for Electric Vehicle Applications. 2016. InTech. doi:10.5772/64174.
• [7] Sun G-B., Chiu Y-J., Zuo W-Y., Zhou S., Gan J-C., Li Y.: Transmission ratio optimization of two-speed gearbox in battery electric passenger vehicles. Advances in Mechanical Engineering. 2021; 13(6). doi:10.1177/16878140211022869.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).