The permanent magnet synchronous motor has high efficiency driving performance and high power density output characteristics compared with other motors. In addition, it has good regenerative operation characteristics during braking and deceleration driving condition. For this reason, permanent magnet synchronous motor is generally applied as a power train motor for electrical vehicle. In permanent magnet synchronous motor, the most probable causes of fault are demagnetization of rotor's permanent magnet and short of stator winding turn. Therefore, the demagnetization fault of permanent magnet and turn fault of stator winding should be detected quickly to reduce the risk of accident and to prevent the progress of breakdown of power train system. In this paper, the fault diagnosis method using high frequency low voltage injection was suggested to diagnose the demagnetization fault of rotor permanent magnet and the turn fault of stator winding. The proposed fault diagnosis method can be used to check the faults of permanent magnet synchronous motor during system check-up process at vehicle starting and idling stop mode. The feasibility and usefulness of the proposed method were verified by the finite element analysis.
Recently, electric vehicles have got significant attention because it is more eco-friendly and efficient than internal combustion engine vehicles. Instead of an internal combustion engine, the electric vehicle has a motor for propulsion. The permanent magnet synchronous motor which has permanent magnet instead of field winding in the rotor has especially higher efficiency and power density than other types of motor. When the irreversible demagnetization is occurred, drivers are exposed to high risk of accident by the fault operation of motor. Therefore, the irreversible demagnetization of permanent magnet should be detected to reduce the risk of accident. In this study, the demagnetization diagnosis method based on the result of locked rotor test is proposed. Based on short measurement time, the proposed diagnosis method aims to detect the demagnetization fault when an electric vehicle is at a complete standstill. The proposed method is verified through the finite element analysis.
Flux-reversal machine (FRM) is cost effective and suitable for mass production due to its simple structure. However, there is a notable permanent magnet flux leakage which deteriorates the performance. To compensate this drawback with a design method, an Inset-Permanent-Magnet-Type FRM (ITFRM) has been proposed. The ITFRM has permanent magnets perpendicular to the stator teeth surface, and thus, is much more difficult to demagnetize. In this paper, we deal with the iron losses and irreversible permanent magnet demagnetization characteristics of the ITFRM according to various design variables and driving conditions. To analyze the characteristics, a two-dimensional finite-element method (2D-FEM) considering nonlinear analysis of permanent magnets is used. As a result, we propose the design variables that have the largest effects on the iron losses and irreversible magnet demagnetization.
Jeong, Hyeyun;Moon, Seokbae;Lee, Hojin;Kim, Sang Woo
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.66
no.3
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pp.568-574
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2017
This paper proposes a demagnetization fault diagnosis method for interior permanent magnet synchronous motors(IPMSMs). In particular, a demagnetization fault is one of the most frequent electrical faults in IPMSMs. This paper proposes an estimation method for permanent magnet flux. The method is based on linear interpolation. The effectiveness of the proposed method for diagnose demagnetization faults is verified through various operating conditions by finite element simulation.
Jung, Dae-Sung;Go, Sung-Chul;Park, Hyun-June;Kwon, Sam-Young;Lee, Hyung-Woo;Lee, Ju
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.12
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pp.2186-2193
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2008
The growth on consideration of energy savings and motor efficiency has caused the LSPM(Line Start Permanent Magnet Motor) to be focused as a substitute for conventional induction motors. A Line start permanent magnet motor able to be driven at synchronous speed is designed based on a single phase induction motor in this paper. The single phase LSPM is identical to the induction motor except a permanent magnet is installed in the rotor. As the permanent magnet influences the characteristics of both transient state and steady state, a design considering both starting and synchronization conditions was used. In this paper, by adopting DOE, a single phase motor has been designed showing high power and smooth start. Also, optimal model is selected by weighting function. And the characteristics demagnetization are analyzed according to the variation of magnet shape. Finally, to verify the design results, a prototype was measured.
Kang, Dong-Hyeok;Kim, Hyung-Kyu;Park, Jun-Kyu;Hyun, Seung-Ho;Hur, Jin
Journal of Power Electronics
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v.16
no.1
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pp.48-56
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2016
This paper proposes a method for detecting irreversible demagnetization using the harmonic analysis of back electromotive force (BEMF) in interior permanent magnet-type brushless DC motors. First, demagnetization patterns, such as equality, inequality, and weighted demagnetizations, are defined and classified by considering the possibility of demagnetization resulting from motor operating characteristics. Second, an available diagnostic model for the harmonic analysis of BEMFs is defined according to pole-slot coefficients because the characteristics of BEMFs under demagnetization conditions are affected by the combination of poles and slots. Third, BEMFs and their harmonic components under normal and demagnetization conditions are analyzed through simulation and experiment to verify the proposed demagnetization detection technique.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.5B
no.2
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pp.129-136
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2005
This paper presents a design strategy of SPOKE type BLDC motors considering an irreversible demagnetization of a permanent magnet (PM). So the irreversible demagnetization characteristic of the motor is analyzed by rotor structure. The instantaneous currents in either starting or lock rotor condition, which are calculated from the current dynamic analysis, are applied to the analysis of the irreversible demagnetization field by FEM. In irreversible demagnetization analysis by FEM, the variation of residual flux density in PM is analyzed using the non-linearity of magnetic core on B-H plan. The analysis results are compared to several rotor structures and used for optimize the rotor structure.
A study on the multi-objective optimization of Interior Permanent-Magnet Synchronous Motors (IPMSMs) with 2, 3, 4 and 5 flux barriers per magnetic pole, based on Genetic Algorithm (GA) is presented by considering the aspect of irreversible demagnetization. Applying the 2004 Toyota Prius single-layer IPMSM as the reference machine, the asymmetrical two-, three-, four- and five-layer rotor models with the same amount of Permanent-Magnets (PMs) is presented to improve the torque characteristics, i.e., reducing the torque pulsation and increasing the average torque. A reduction of the torque pulsations is achieved by adopting different and asymmetrical flux barrier geometries in each magnetic pole of the rotor topology. The demagnetization performance in the PMs is considered as well as the motor performance; and analyzed by using finite element method (FEM) for verification of the optimal solutions.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.8
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pp.1502-1509
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2011
This Paper presents characteristic analysis in terms of interior permanent magnet synchronous motor for electric vehicle propulsion using numerical analysis. Torque ripple analysis, thermal analysis, demagnetization analysis of permanent magnet and mechanical stress analysis with variable operating condition are presented. According to these characteristic analysis, both the performance of motor and possible problems during the operation are examined thoroughly in advance.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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v.2
no.2
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pp.141-147
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2013
Permanent magnet (PM) motors that employ rare-earth magnets containing dysprosium (Dy) are used in electric and hybrid electric vehicles. However, it is desirable to reduce the amount of Dy used since it is expensive. This study investigates the rotor structure of a PM synchronous motor with a Dy-free rare-earth magnet. Flux barrier shapes and PM thicknesses that enhance the irreversible demagnetization are investigated. In addition, a rotor structure that improves the irreversible demagnetization is proposed. We demonstrate that the proposed rotor structure without Dy improves the irreversible demagnetization.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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