Eid, Ahmad M.;Kim, Sung-Jun;Lee, Hyun-Woo;Nakaoka, Mutsuo
대한전기학회:학술대회논문집
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대한전기학회 2005년도 추계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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pp.17-19
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2005
Variety of methods were discussed to reduce the cogging force in tubular permanent magnet type linear single phase AC generator. In paticular, the proposed methods depend on the variations of the permanent magnet construction. These methods Include two approaches in the form of sloped magnets, and conical magnets in addition to the conventional method of varying the magnet length. The undesired cogging force ripples were calculated by a two dimensional Finite Element Method(FEM). Moreover, the generated electromotive force in the stator coils was calculated fur each configuration of the permanent magnet. The experimental results agreed well with those obtained from the FEM-based simulations. Sufficient reduction in the cogging force was achieved over the range of 40% while the root mean square of the output voltage was maintained. It was found that the sloping the permanent magnet decreased the cogging force and at the same time increased the generated rms voltage of the AC generator. The performance of the designed linear AC generator was evaluated in terms of its efficiency, total weight, losses, and power to weight ratio.
본 논문은 파력에너지 변환용 양측식 슬롯티드 타입 선형 발전기의 디텐트력 저감을 위한 방법을 제시하였다. 양측식 선형 발전기는 비교적 큰 공극을 갖는다. 그렇기 때문에 일반적으로 선형기는 슬롯 구조를 갖는다. 이때의 디텐트력은 선형 발전기의 치/슬롯과 영구자석 사이에 발생하는 힘으로 불필요한 에너지원으로 작용한다. 따라서, 본 논문에서는 슬롯구조를 갖는 선형 기기의 디텐트력을 줄이기 위한 세가지 방법인 보조치, 노치적용을 제시하고 유한요소해석법을 이용하여 본 연구의 타당성을 입증하였다.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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제2권2호
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pp.165-170
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2013
This paper presents the iron loss prediction of rotating electric machines taking account of the vector hysteretic properties of electrical steel sheet. The E&S vector hysteresis model is adopted to describe the vector hysteretic properties of a non-oriented electrical steel sheet, and incorporated into finite element analysis (FEA) for magnetic field analysis and iron loss prediction. A permanent magnet synchronous generator is taken as a numerical model, and the analyzed magnetic field distribution and predicted iron loss by using the proposed method is compared with those from a conventional method which employs an empirical iron loss formula with FEA based on a non-linear B-H curve. Through the comparison the effectiveness of the presented method for the iron loss prediction of the rotating machine is verified.
This paper proposes a robust optimal nonlinear control with an observer to reject the offset errors of position tracking for surface mounted permanent magnet synchronous motors. We provide the control method to reject offset errors and load torque for designing field oriented control (FOC) based the alternating current (AC) frame. The proposed method consists of a torque generator, a commutation scheme, an electrical controller, and a load torque observer. The mechanical controller is designed to compensate for load torque and the offset error and generate the desired torque. The commutation scheme is proposed to create the desired currents for the desired torque. The electrical controller is developed to guarantee the desired currents. The observer is designed to estimate both the velocity and the load torque. In order to obtain the robustness to parameter uncertainties and a gain tuning guide, the linear quadratic regulator method is applied to the proposed method. The closed-loop stability is proven. A detailed process for the FOC design and an analysis of the control methods based on the AC frame are presented. The performance of the proposed method was validated via experiments. The proposed method obtains the FOC based on the AC frame. Furthermore, the position tracking performance of the proposed method is superior to that of the conventional method.
파력발전은 파도의 위치에너지와 운동에너지를 이용한 발전방식으로 본 논문에서는 선형동기발전기를 이용한 파력발전시스템에 대하여 연구를 진행하였다. 파력 발전시스템을 분석하기 위해서는 부이의 운동과 부이와 연결과 발전기의 운동을 모델링하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 발전시스템의 분석을 위하여 선형발전기와 컨버터 시스템의 모델링을 진행하였다. 선형발전기와 컨버터 시스템의 전압 방정식 및 부이의 운동방정식을 이용하여 2상 회전좌표계에서의 벡터제어기법을 적용하여 댐핑기반의 제어기 구성을 제안한다. 파도 에너지로부터 전기에너지를 추출하기 위해서 파력발전기의 전류제어를 통해 댐핑을 적절히 조절할 수 있는 벡터제어기법 구성에 대해 제안한다. 최종적으로 제안된 제어기의 검증을 위하여 MATLAB/Simulink를 이용한 2상 회전좌표계에서의 벡터제어기의 시뮬레이션을 수행하였으며 선형 발전기 축소모델와 PCS 축소모델을 통한 실험을 수행하였다.
Wave power generation as an environmentally -friendly energy has received the attention. In this paper, therefore, the tubular type Permanent Magnet Linear Synchronous Generator (PMLSG) is proposed for wave power generation. The characteristics of tubular type PMLSG are investigated by analysis using a Finite Element Analysis (FEA). Moreover, the operating performance of generator under no-load and load with variable resistance is examined. And Taguchi method is applied for considering tolerance in manufacture. The results of FEA show that proposed tubular type PMLSG is a useful solution for small-scale wave power generation.
Eid, Ahmad M.;Kim, Sung-Jun;Kang, Ju-Sung;Lee, Hyun-Woo;Nakaoka, Mutsuo
한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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한국조명전기설비학회 2005년도 학술대회 논문집
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pp.95-99
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2005
This paper presents a general proposal to design and calculate the performance of a tubular permanent magnet linear generator treated here on the basis of the Finite Element Method. Optimizing the linear generator dimensions reduces the cogging force, which occurs due to the interaction between stator teeth and the permanent magnets. The generated AC voltage is analyzed and evaluated for both no load and load cases to take the armature reaction effects on the air gap flux density. A repetitive routine is followed to calculate the output AC voltage from the change of flux and the speed of the single-phase linear generator. The AC output voltage is calculated for different resistive loads, and hence, the linear generator load characteristic is obtained. The designed linear generator is capable to generate an output power of 5.3kW with AC output voltage of 222V with an efficiency of 96.8% at full load of 23.8A. The full load current is chosen based on the thermal properties of the coil wire insulations.
In order to achieve a gearless construction of the wind energy conversion system(WECS), a low-speed generator should be used. Of the various candidate machine types, radial-field, multi-pole, permanent magnet, synchronous machines may be used for low-speed applications. So, this paper deals with the design of direct-coupled, multi-pole radial field machines with permanent magnet(PM) excitation for wind power applications for cogging torque reduction through the determination of optimum pole arc/pitch ratio. On the basis of an equivalent magnetic circuit method(EMCM) and a space harmonic method(SHM), an initial design is performed considering restricted conditions. And then, a detailed design is made using a non-linear finite element analyses(FEA). Finally, test results concerning generating characteristics are given to confirm the validation of the design.
본 논문에서는 반응 표면 분석을 이용하여 파력 발전기의 최적 설계 방법을 제안한다. 특히 제안한 방법에서는 파도의 수직 운동을 직접 전기 에너지로 변환하기 위한 선형 운동 가능한 선형발전기를 선택함으로써 기계적 손실을 줄인다. 따라서 에너지 변환 효율 향상을 위해 느린 파 상태에서도 구동 장치에 작용하는 여자력을 계산하고 슬롯과 극의 비율로 권선 과정을 결정한다. 또한 발전기의 성능에 중요한 영향을 미치는 고정자와 변환기의 형상 인자를 도출하기 위해 회귀분석을 사용한다. 반응 표면 분석을 통해 최적의 설계 변수를 선정하고, 분석 결과를 활용하여 효율적인 실험 설계를 위한 최적화 방법을 제시한다. 마지막으로, 모의 실험 결과를 통해 제안한 방법의 타당성을 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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