Notice: Undefined index: linkPowrot in C:\wwwroot\wwwroot\publikacje\publikacje.php on line 1275
Strona główna > Publikacje
Publikacje
Pomoc (F2)
[102600] Artykuł:

Impact of Selected Methods of Cogging Torque Reduction in Multipolar Permanent-Magnet Machines

(Wpływ wybranych metod redukcji na moment zaczepowy maszyn wielobiegunowych z magnesami trwałymi)
Czasopismo: Energies   Tom: 13, Zeszyt: 6108, Strony: 1-14
ISSN:  1996-1073
Opublikowano: Listopad 2020
 
  Autorzy / Redaktorzy / Twórcy
Imię i nazwisko Wydział Katedra Do oświadczenia
nr 3		 Grupa
przynależności		 Dyscyplina
naukowa		 Procent
udziału		 Liczba
punktów
do oceny pracownika		 Liczba
punktów wg
kryteriów ewaluacji
Zbigniew Goryca orcid logo WiŚGiEKatedra Fizyki Budowli i Energii Odnawialnej*Takzaliczony do "N"Inżynieria środowiska, górnictwo i energetyka20140.00140.00  
Sebastian Różowicz orcid logo WEAiIKatedra Elektrotechniki Przemysłowej i Automatyki**Takzaliczony do "N"Automatyka, elektronika, elektrotechnika i technologie kosmiczne1670.0070.00  
Antoni Różowicz orcid logo WEAiIKatedra Elektrotechniki Przemysłowej i Automatyki**Takzaliczony do "N"Automatyka, elektronika, elektrotechnika i technologie kosmiczne1670.0070.00  
Artur Pakosz Niespoza "N" jednostki16.00.00  
Henryk Wachta Niespoza "N" jednostki16.00.00  
Marcin Leśko Niespoza "N" jednostki16.00.00  

Grupa MNiSW:  Publikacja w czasopismach wymienionych w wykazie ministra MNiSzW (część A)
Punkty MNiSW: 140

Pełny tekstPełny tekst     DOI LogoDOI    
Słowa kluczowe:

moment zaczepowy  minimalizacja momentu zaczepowego  metoda elementów skończonych 

Keywords:

cogging torque  cogging torque minimization  finite element method  magnet machines  multipolar 


Streszczenie:

Publikacja podejmuje problematykę redukcji momentu zaczepowego z wykorzystaniem łączenia różnych metod jego minimalizacji. Moment zaczepowy powstaje w wyniku współdziałania: pola magnetycznego magnesów trwałych umieszczonych na wirniku i stojana o zmiennej przewodności magnetycznej zależnej od kąta obrotu. Ma on charakter pulsujący i występuje stale podczas pracy maszyny i wpływa na pracę całego współpracującego z maszyną elektryczną urządzenia powodując wibracje, naprężenia, hałas. Tworzy moment hamujący, a tym samym straty mocy i prowadzi przez to do szybszego zużycia elementów konstrukcyjnych maszyny. Przy dużej wartości momentu zaczepowego występują problemy z regulacją prędkości obrotowej. W przypadku prądnic stosowanych w elektrowniach wiatrowych utrudnia on rozruch i powoduje start elektrowni przy wiatrach o znacznych prędkościach. Z uwagi na te niekorzystne zjawiska, minimalizacja momentu zaczepowego jest w maszynach z magnesami trwałymi tematem aktualnym, a poszukiwanie najskuteczniejszych metod minimalizacji jest wysoce pożądane. Z uwagi na wysokie koszty budowy prototypu moment zaczepowy minimalizuje się podczas projektowania, korzystając z metod numerycznych. Przy pomocy symulacji komputerowych poszukuje się takiego kształtu obwodu magnetycznego, dla którego moment zaczepowy osiąga najmniejszą wartość.



Abstract:

The paper focuses on the matter of cogging torque reduction by combining various methods of cogging torque minimization. Cogging torque occurs as a result of combined impact of magnetic field of permenanet magnets located at rotor and stator with variable magnetic conductivity depending on an angle of rotation. It is a pulsating torque and occurs permanently during machine operation, impacting operation of the entire device cooperating with the electric machine and causing vibrations, tension and noise. It results in the braking torque and subsequent power losses and leads to faster wear and tear of machine structural elements. High cogging torque values cause problems with rotational speed adjustment. In case of electric generators used in wind power plants it impedes start-up of power plants at high wind speeds. Considering the above, cogging torque reduction in permanent-magnet machines is extremely important. Due to high costs of prototype construction, the cogging torque is minimized during the designing phase by using numerical methods, while computer simulations are used to find a magnetic circuit arrangement for which the cogging torque has the smallest possible value.


B   I   B   L   I   O   G   R   A   F   I   A
1. Goryca, Z. Korkosz, M. Mazur, D. Rossa, R. Ziółek, M. Przydatność wybranych programów polowych do obliczania momentu zaczepowego wielobiegunowej maszyny z magnesami trwałymi. Zesz. Probl. Masz. Elektr. 2014, 3, 179–183.
2. Gajewski, M. Analiza Pulsacji Momentu w silnikach bezszczotkowych z Magnesami Trwałymi
Rozprawa doktorska
Politechnika Warszawska: Warszawa, Poland, 2007.
3. Hwang, S.M. Eom, J.B. Hwang, G.B. Jeong,W.B. Jung, Y.H. Cogging torque and acoustic noise reduction in permanent magnet motors by teeth pairing. IEEE Trans. Magn. 2000, 36, 3144–3146. [CrossRef]
4. Sitapati, K. Germain, R.S. Reducing Cogging Torque in Brushless Motors. Available online: http://machinedesign.com/motorsdrives/reducing-cogging-torque-brushless-motors (accessed on 10 November 2020).
5. Steinbrink, J. Analytical determination of the cogging torque in brushless motor excited by permanent magnets. In Proceedings of the IEEE International Electric Machines & Drives Conference, Antalya, Turkey, 3–5 May 2007 pp. 172–177.
6. Młot, A. Konstrukcyjne metody ograniczania pulsacji momentu elektromagnetycznego w bezszczotkowym silniku prądu stałego z magnesami trwałym. Autoref. Rozpr. Dr. 2007, 322, 27–28.
7. Ziółek, M. Rozprawa Doktorska, Analiza Pracy Silnika Bezszczotkowego z Cylindrycznym Uzwojeniem i Zewnętrznym Wirnikiem
Politechnika Warszawska Wydział Elektryczny: Warszawa, Poland, 2013.
8. Zhu, L. Jiang, S.Z. Zhu, Z.Q. Chan, C.C. Analytical methods for minimizing cogging torque in permanent-magnet machines. IEEE Trans. Magn. 2019, 45, 2023–2031. [CrossRef]
9. Henrotte, F. Hameyer, K. Computation of electromagnetic force densities: Maxwell stress tensor vs. virtual work principle. J. Comput. Appl. Math. 2004, 168, 235–243. [CrossRef]
10. Ishak, D. Zhu, Z.Q. Howe, D. High torque density permanent magnet brushless machines with similar slot and pole numbers. J. Magn. Magn. Mater. 2004, 272–276, 1767–1769. [CrossRef]
11. Zieliński, P. Schoepp, K. Wolnoobrotowe generatory synchroniczne wzbudzane magnesami trwałymi o uzwojeniach skupionych. In Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, Studia i Materiały Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej: Wrocław, Poland, 2006.
12. Glinka, T. Maszyny Elektryczne Wzbudzane Magnesami Trwałymi Wydawnictwo Politechniki Śląskiej: Gliwice, Poland, 2002.
13. Jonczyk, J. Kołodziej, J. Modelowanie Zagadnień Polowych z Wykorzystaniem MES
Praca magisterska
Politechnika Opolska: Opole, Poland, 2004.
14. Zhu, Z.Q. Howe, D. Influence of design parameters on cogging torque in permanent magnet machines. IEEE Trans. Energy Convers. 2000, 15, 407–412. [CrossRef]
15. Yang, Y. Wang, X. Zhang, R. Zhu, C. Ding, T. Research of cogging torque reduction by different slot width pairing permanent magnet motors. In Proceedings of the 8th International Electric Machines and Systems Conference, Nanjing, China, 27–29 September 2005 pp. 367–370.
16. Zhu, Z.Q. Chen, J.T. Wu, L.J. Howe, D. Influence of stator asymmetry on cogging torque in permanent magnet machines. IEEE Trans. Magn. 2008, 44, 3851–3854. [CrossRef]
17. Goryca, Z. Wpływ doboru liczby biegunów magnetycznych na moment zaczepowy maszyny z magnesami trwałymi. In Proceedings of the Konferencja Modelowanie, Symulacja i ZastosowaniawTechnice, Kościelisko, Poland, 18–22 June 2012.
18. Krykowski, K. Silnik, P.M. BLDC w Nap˛edzie Elektrycznym Analiza, Właściwości, Modelowanie
Wydawnictwo Politechniki śląskiej: Gliwice, Poland, 2011.
19. Goryca, Z. Paduszyński, K. Pakosz, A. Model of the multipolar motor with decreased cogging torque by asymmetrical distribution of the magnets. Open Phys. 2018, 16, 42–45. [CrossRef]
20. Koh, C.S. Seol, J.S. New cogging torque reduction method for brushless permanent-magnet motors. IEEE Trans. Magn. 2003, 39, 3503–3506.
21. Libert, F. Soulard, J. Investigation on pole-slot combinations for permanent magnet machines with concentrated windings. In Proceedings of the International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), Hangzhou, China, 22–25 October 2014.
22. Łukaniszyn, M. Młot, A. Analiza momentu elektromagnetycznego i składowych pulsacji w bezszczotkowym silniku prądu stałego wzbudzanym magnesami trwałymi. Przegląd Elektrotechniczny 2005, 10, 21–25. Energies 2020, 13, 6108 14 of 14
23. Goryca, Z. Ziółek, M. Modelowanie pola magnetycznego silnika wentylatora. In Proceedings of the IV Ogólnopolska Konferencja Modelowanie i Symulacja MiS-4, Kościelisko, Poland, 19–23 June 2006.
24. Gawe˛cki, Z.Wpływ skosu z˙ łobków stojana na moment zaczepowy silnika bezszczotkowego. In Proceedings of the XIII International PhDWorkshop OWD,Wisła, Poland, 22–25 October 2011.
25. Mazur, D. Analiza momentu zaczepowego oraz indukcji magnetycznej w szczelinie dla prądnicy synchronicznej metoda˛MES. Pomiary Autom. Kontrola 2012, 58, 1019–1021.

POWRÓT
Strona główna > Publikacje