PDF Печать E-mail

DOI: https://doi.org/10.15407/techned2019.02.023

УДК 621.313

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ЧИСЛЕННО-ПОЛЕВОЙ АНАЛИЗ МОЩНОСТИ МАГНИТНЫХ ПОТЕРЬ В ДВИГАТЕЛЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Журнал Технічна електродинаміка
Издатель Институт электродинамики Национальной академии наук Украины
ISSN 1607-7970 (print), 2218-1903 (online)
Выпуск № 2, 2019 (март/апрель)
Cтраницы 23 – 33

 

Авторы
В.И. Милых1*, докт.техн.наук, С.Е. Дзенис2**
1 – Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт»,
ул. Кирпичева, 2, Харьков, 61002, Украина,
e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
2 – АО «Электромашина»,
ул. Озерянская, 106, Харьков, 61016, Украина,
e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
* ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-6176-3103
** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-8255-559X

Представлены принципы и тестовые результаты численно-полевого расчета мощности магнитных потерь (ММП) в электрических машинах. Разработанный уточненный метод основан на поиске максимумов значений магнитной индукции во множестве миниэлементов в зубцах и ярме сердечника якоря, достигаемых в процессе его вращения. По распределению найденных максимумов магнитной индукции определяются их среднеквадратичные значения на указанных участках сердечника в целом, и по ним вычисляются ММП. Метод позволяет отображать расчетные модели сердечников любой формы и практически не требует упрощения их геометрической структуры. Тестовая реализация метода выполнена на примере двигателя постоянного тока и опирается на экспериментальные данные по ММП в нем. Проведен сравнительный анализ распределений магнитной индукции и ММП в режимах холостого хода и нагрузки для вариантов сердечника якоря с одним и двумя рядами аксиальных вентиляционных каналов и без них. Библ. 16, рис. 9, табл. 3.

Ключевые слова: двигатель постоянного тока, сердечник якоря, вентиляционные каналы, магнитная индукция, мощность магнитных потерь, численно-полевые расчеты, сравнительный анализ.

 

Поступила                               02.08.2018
Окончательный вариант     08.01.2019
Подписано в печать             19.02.2019

УДК 621.313

ПОРІВНЯЛЬНИЙ ЧИСЕЛЬНО-ПОЛЬОВИЙ АНАЛІЗ ПОТУЖНОСТІ МАГНІТНИХ ВТРАТ У ДВИГУНІ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Журнал Технічна електродинаміка
Видавник Інститут електродинаміки Національної академії наук України
ISSN 1607-7970 (print), 2218-1903 (online)
Випуск № 2, 2019 (березень/квітень)
Cторінки 23 – 33

 

Автори
В.І. Мілих1, докт.техн.наук, С.Є. Дзеніс2
1 – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»,
вул. Кирпичова, 2, Харків, 61002, Україна,
e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
2 – АТ «Електромашина»,
вул. Озерянська, 106, Харків, 61016, Україна,
e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Представлено принципи і тестові результати чисельно-польового розрахунку потужності магнітних втрат (ПМВ) в електричних машинах. Розроблений уточнений метод засновано на пошуку максимумів значень магнітної індукції в безлічі мініелементів у зубцях і ярмі осердя якоря, що досягаються у процесі його обертання. За розподілом знайдених максимумів визначаються середньоквадратичні значення магнітної індукції на вказаних ділянках осердя в цілому, і за ними обчислюються ПМВ. Метод дає змогу відображати розрахункові моделі осердь будь-якої форми і практично не вимагає спрощення їхньої геометричної структури. Тестова реалізація методу виконана на прикладі двигуна постійного струму і спирається на експериментальні дані по ПМВ в ньому. Проведено порівняльний аналіз розподілів магнітної індукції та ПМВ у режимах неробочого ходу і на-вантаження для варіантів осердя якоря з одним і двома рядами аксіальних вентиляційних каналів і без них. Бібл. 16, рис. 9, табл. 3.

Ключові слова: двигун постійного струму, осердя якоря, зубці, ярмо, вентиляційні канали, магнітна індукція, потужність магнітних втрат, чисельно-польові розрахунки, порівняльний аналіз.

 

Надійшла                          02.08.2018
Остаточний варіант        08.01.2019
Підписано до друку        19.02.2019



Література

1. Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. М.: Высш. шк., 2001. 430 с.
2. Копылов И.П., Горяинов Ф.А., Клоков Б.К. Проектирование электрических машин. М.: Юрайт, 2011. 767 с.
3. Мілих В.І. Система автоматизованого формування розрахункових моделей електричних машин для програмного середовища FEMM. Технічна електродинаміка. 2018. № 4. С. 74-78. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2018.04.074
4. Милых В.И., Дзенис С.Е. Численно-полевой анализ эффективности эксцентриситета зазора под главными полюсами в двигателе постоянного тока с последовательным возбуждением. Вісник НТУ ХПІ. Серія Електричні машини та електромеханічне перетворення енергії. 2018. № 5(1281). С. 4-13.
5. Милых В.И., Поляков И.В., Полякова Н.В., Штангеев Е.И. Расчетно-экспериментальное тестирование программы FEMM и преодоление проблем её использования для расчета магнитного поля электрических машин. Електротехніка і електромеханіка. 2004. № 3. С. 38-43.
6. Милых В.И., Шилкова Л.В. Числено-полевой анализ магнитного поля трехфазного асинхронного двигателя в статике и динамике. Вісник НТУ ХПІ. Серія Електричні машини та електромеханічне перетворення енергії. 2016. № 11 (1183). С. 80–87.
7. Asef P., Bargallo R. and Lapthorn A. Iron Loss Prediction Using Modified IEM-Formula during the Field Weakening for Permanent Magnet Synchronous Machines. Machines (Open Access Journal of Engineering). 2017. Vol. 5. No 4. Pp. 1-15. DOI: https://doi.org/10.3390/machines5040030
8. Banach A., Mazgaj W. Specific power loss of typical dynamo steel sheets. Technical Tranactions. 2015. Vol. 1-E(8). Pp. 291 299. DOI: https://doi.org/10.4467/2353737XCT.15.050.3850
9. Finite Element Method Magnetics: OldVersions. FEMM 4.2 11Oct2010 Self-Installing Executable. URL: http://www.femm.info/wiki/OldVersions/ (accessed 15.06.2017).
10. Gonzalez A., Millinger J., Soulard J. Magnet losses in inverter-fed two-pole PM machines. XXII International Conference on Electrical Machines (ICEM), IEEE, 4-7 Sept. 2016, Lausanne, Switzerland. Pp. 1854-1860. DOI: https://doi.org/10.1109/ICELMACH.2016.7732776
11. Ismagilov F. R., Vavilov V. E., Bekuzin V. I. and Ayguzina V. V. Determination of Specific Losses in Stator Core of Electromechanical Energy Converter. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, Russian Federation. 23–24 March 2017. Vol. 87. Pp. 1-7. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/87/3/032011
12. Kowal D., Sergeant P., Dupre L. and Vandenbossche L. Comparison of Iron Loss Models for Electrical Machines With Different Frequency Domain and Time Domain Methods for Excess Loss Prediction. IEEE Transactions on Magnetics. Jan. 2015. Vol. 51. No 1. Pp. 1 10. DOI: https://doi.org/10.1109/TMAG.2014.2338836
13. Leivsdottir V. Investigation of Loss Calculation Methods for PMSMs and Implementation of Loss Functionality on a Developed FEM Model. Master thesis. NTNU. 2016. Pp. 1 14. URL: http://hdl.handle.net/11250/2433742
14. Okamoto S., Denis N., Kato Y., Ieki M. and Fujisaki K. Core Loss Reduction of an Interior Permanent-Magnet Synchronous Motor Using Amorphous Stator Core. IEEE Transactions on Industry Applications. 2016. Vol. 52. No 3. Pp. 2261 2268. DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2016.2532279
15. Wrobel R., Mellor P. H., Popescu M. and Staton D. A. Power Loss Analysis in Thermal Design of Permanent Magnet Machines: A Review. IEEE Transactions on Industry Applications. 2016. Vol. 52. No 2. Pp. 1359 1368. DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2015.2489599
16. Zhang Y., Cao W., McLoone S. Loss Calculation and Demagnetization Analysis for a High Speed Permanent Magnet Electrical Machine. 21st International Conf. on the Computation of Electromagnetic Fields, Daejeon, South Korea. 18 22 June 2017, Pp. 351 352. URL: http://www.compumag.org/CMAG2017/[PB-A5-1]_22.pdf

PDF