This paper presents an eddy current loss analysis of a Mechanical Fixation (MF) made of 6061 aluminum alloy, which is used for an NS type double-rotor single-stator axial flux permanent magnet machine. The prototype MF made of aluminum alloy shows good mechanical performance, but poor electro-magnetic performance, since the machine's efficiency can decrease because of eddy current loss in the MF. In order to prevent efficiency decrease, a modification of the MF structure is also introduced. Three-dimensional finite element analysis (FEA) is used for magnetic field analysis, and eddy current losses are computed. The analysis results are compared to, and verified by the test results.
In this paper, a mathematical model of permanent magnet synchronous motor (PMSM) fed by inverter with Direct Torque Control (DTC) Dynamic and steady state characteristics of PMSM is simulated and analyzed: electro-magnetic torque response, speed response, locus of the stator flux linkage. It is mathematically proven that the increase of electromagnetic torque in a permanent magnet motor is proportional the increase of the angle between the stator and rotor flux linkages, and, therefore, the fast torque response can be obtained by adjusting the rotating speed of the stator flux linkage as fast as possible. The simulation results verify the proposed control and also show that the torque response under DTC is much faster than the PWM current controlled drive.
This paper deals with the design considerations of electro-magnet (EM)-permanent magnet (PM) hybrid levitation and propulsion device for magnetically levitated (maglev) vehicles. Several design considerations such as machine structure, manufacturing, and control strategy are described. In order to verify the design scheme and feasibility of control strategy, dynamic test set is implemented and tested.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.16
no.7
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pp.15-23
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1999
With a remarkable expansion of communication industry, a pager or a cellular phone becomes a necessary communication device in modern society. However, a paging signal by a buzzer is often acted as an unpleasant noise in some places, thus necessitating a paging signal by a vibration motor. In this paper, a simpler type of a vibration motor, a coreless permanent magnet(PM) DC motor, is considered to substitute for the conventional vibration motors. Using an analytical method, electromagnetic field and operating torque were calculated for the given inner and outer PM type motors, and the results were confirmed by FEM analysis. As design parameters, number of PM poles, PM radial thickness, coil arc angle and number of winding stacks were chosen for sensitivity analysis. It shows that coil arc angle is the most important design parameter to increase the motor performance, without giving an adverse effect on motor weight, size and manufacturing cost. Based on the analysis of the outer PM type motor, an outer square PM type motor is proposed as the final design. Compared to the outer PM type, outer square type provides more flexibility to attach to the small size cellular phones. With the optimum design of square outer PM DC motor, it can successfully substitute the conventional types with less expensive manufacturing cost. better performance and smaller necessary space.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.5
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pp.955-964
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2011
In renewable energy system such as flywheel energy storage system, wind power and solar power, the motor/generator is the important key for offering the electric energy to the electric loads. For example, the heavy and large flywheel is rotated by electromagnetic torque of pemanent magnet synchronous motor (PMSM) and, in case of a breakdown of electric current, the PMSM used as generator supplies electric energy for the various electric utilities using mechanical rotation energy of the flywheel. Thus, design of a motor/generator should be performed in effort to reduce cogging torque and electromagnetic loss for high efficiency. In our paper, a slotless permanent magnet synchronous motor/generator (SPMSM/G) with output power 15kW at the rotor speed 18000rpm is designed from electromagnetic analysis and dynamic performance analysis. In analytical approach, design parameters such as back electro-motive force (back EMF), inductance and electromagnetic torque are derived from analytical method which is one of the electromagnetic analysis method. And using the design parameters, this paper deal with system design considering the driving characteristics and electric load in required power. Finally, the analytical results are verified by the experiment and finite element method (FEM).
Park, Hyung-Il;Kim, Kwan-Ho;Shin, Kyung-Hun;Jang, Seok-Myeong;Choi, Jang-Young
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.6
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pp.987-994
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2016
In this paper, we present a comparative analysis of surface-mounted permanent magnet synchronous motors (SPMSM) and interior permanent magnet synchronous motors (IPMSM). First, we use 2D finite element analysis (FEA) to analyze models satisfying the same rated conditions according to the torque-speed curve characteristics, which are determined from the operating conditions. Next, we manufacture an SPMSM and IPMSM having good performances from an electromagnetic perspective based on analysis results, namely the cogging torque, torque ripple, and efficiency. We analyze both of the manufactured machines when they are connected back-to-back and when they are used as a motor and a generator, respectively. The motor is driven by a commercial inverter and the generator is connected to a three-phase resistance load bank. Finally, based on experimental results, which include the total harmonic distortion (THD) of the back electro-motive force (EMF), cogging torque, efficiency, and mass, we determine the motor that is most suitable under requirements.
This paper deals with the optimum design of the stator and rotor shape of the interior permanent magnet synchronous motors (IPMSM) that are used in applications for automobiles. IPMSMs have the following advantages: high power, high torque, high efficiency, etc. However, cogging torque which causes noise and vibrations is generated at the same time. The optimum design of shape of a IPMSM was carried out with the aim of reducing cogging torque. Six variables which affect to the performance of a IPMSM are chosen. The main effect variables were determined and applied to the response surface methodology (RSM). When compared to the initial model using the finite elements method (FEM), the optimum model highly reduces the cogging torque and improves the total harmonics distortion (THD) of the back-electro motive force (EMF). A prototype of the designed model was manufactured and experimented on to verify the feasibility of the IPMSM.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.53
no.4
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pp.229-236
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2004
In this paper, the effect of permanent magnet overhang structure on the characteristics in Brushless DC motor has analyzed quantitatively. We classified the overhang structure as symmetric and asymmetric. 3D equivalent magnetic circuit network (EMCN) method which uses the permeance as the distributive variable is used for the efficient analysis of magnetic field. The overhang effect which increases the linkage flux at the stator is verified by comparison between overhang and no overhang structure. In addition, it is known that no load back electro motive force (EMF) is also increased due to the overhang effect. In case of asymmetric overhang structure, the ratio effect of the upper to lower overhang length on the magnetic forces is analyzed. Form the analysis results, the variation of the asymmetric overhang ratio has a significant effect on the axial magnetic force except the radial and tangential magnetic forces. The validity of the analysis results is also clarified by comparison between calculated results and measured ones such as back EMF and cogging torque.
Recently, the technology of aircraft drivers has been transitioning from the existing hydraulically-focused mechanical system to an all-electric one due to the high precision and ease of maintenance of electric drivers. Consequently, the failure of an aircraft's electric motor can have fatal consequences. To ensure aircraft safety, efficient and timely fault diagnosis methods are required prompting the active pursuit of research into fault diagnosis technology. This paper introduces and analyses the failure types and failure diagnosis technology trends of permanent magnet synchronous motors among electric motors.
Moon, Byung Young;Park, Kwang Bok;Hong, Young Jun;Lee, Sung Bum;Lee, Ki Yeol
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.39
no.5
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pp.527-535
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2015
As a new technical approach, a hydraulic and magnetic clamp device was attempted to realize a magnetic clamp crane system that uses 8 simultaneously actuating individual hydraulic cylinders. Through this approach, a Sr type of ferritic permanent magnet ($SrO{\cdot}6Fe_2O_3$), not the previously employed electro-magnet, was utilized for the purpose of lifting and transporting the heavy weighted and oversized curved steel plates used for manufacturing the ships. This study is aimed at manufacturing and developing the hydraulic magnetic clamp prototype, which is composed of three main parts - the base frame, cylinder joint, and magnet joint - in order to safely transport such curved steel plates. Furthermore, this research was pursued to conduct a performance evaluation as to the prototype manufacture and acquire the planned quantity value and the development purpose items. The most significant item for a performance evaluation was estimated for the magnetic adhesive force (G) and in this process, a ferritic permanent magnet (Sr type) with 3700~4000 G of residual induction (Br) and 2640/2770 Oe of coercive force (Hc) was utilized. In addition, other relevant items such as hoist tension (kN), transportation time (sec), and the applied load (Kgf) exerted on the hydraulic cylinders were also evaluated in order to acquire the optimum quantity value. As a result of the evaluation, the relevant device turned out to be suitable for safely transporting the curved steel plates.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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