The current study presents the design and performance of a novel 4/2 switched reluctance motor (SRM) for a high-speed air blower. With a comparative study of some rotor structures for a high-speed drive, a stepper-type rotor is optimized to produce a continuous torque and a low torque ripple. Rotor pole arc is modified to have a wide continuous output torque region, and air gap is determined to develop less torque ripple. The rotor radius is determined to reduce torque ripple with a reiterative FEM analysis. The designed rotor has three regions: short uniform, long uniform, and nonuniform air-gap region. The positive torque region is wider than a conventional 4/2 SRM without any torque dead zone. A prototype is tested and the efficiency is up to 72[%] at 30,000[rpm], 600[w] output.
A major problem in Switched Reluctance Motor (SRM) is torque ripple, which causes undesirable acoustic noise and vibration. This work focuses on reducing the undesirable torque ripple in SRM by modifying stator and rotor geometry. This paper presents a comparative study on torque ripple minimization in SRM with modified pole shapes such as stator pole taper, stator pole face with non-uniform air gap and pole shoe attached to rotor pole. Further this paper presents a detailed sensitivity analysis of the effect of different geometrical parameters that alter the pole face shapes on the performance of SRM. The analysis is performed using finite-element method considering average torque and torque ripple as performance parameters. Based on the analysis, a design combining stator pole taper with non-uniform air gap is proposed to improve the torque characteristics of SRM. The dynamic characteristics of the proposed design are simulated and the results show satisfactory reduction in torque ripple.
This paper presents a design of novel 2-phase 6/5 switched reluctance motor (SRM) for an air-blower application. This type of motor is suitable for the applications that require high speed and only one directional rotation as air-blower. The desired air-blower is unidirectional application, and requires a wide positive torque region without torque dead-zone. In order to get a wide positive torque region without torque dead-zone during phase commutation, asymmetric inductance characteristic with non-uniform air-gap is considered. The proposed motor can be operated at any rotor position. The proposed 6/5 SRM uses short flux path technique that achieved by means of winding configuration and lamination geometry. The purpose of short flux path is to reduce the core loss and the absorption MMF in the stator. The proposed 2-phase 6/5 SRM is verified by finite element method (FEM) analysis and Matlab-Simulink. In order to verify the design, a prototype of the proposed motor was manufactured for practical system.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2007.06a
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pp.462-463
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2007
SF6 widely used as insulating gas is rising as the environment problem. For decreasing this greenhouse gas, electrical breakdown characteristics of composite insulation composed of epoxy resins with N2, air are studied in non-uniform field. The gap of needle to plane was 3mm, 5mm. The pressure of air, nitrogen was varied within the range of 0.1~0.6MPa. The thickness of a needle is 1mm and the curvature radius of the end of needle is 100um. The diameter of a plane made of the stainless steel is 50mm. As a result of the experiment, the breakdown voltage is increased about 3 times when epoxy resins is composited. The thickness of epoxy resins filled opposite to electrode concentrated electric field weakly influences on breakdown voltage.
This paper presents a design of a 2-phase segmental stator type 4/3 switched reluctance motor (SRM) for air-blower application. The air-blower requires only one direction rotation, high rotor speed without torque dead-zone. In order to satisfy the requirements of the load, the rotor of the 4/3 proposed SRM is designed with wider rotor pole arc and non-uniform air-gap is applied on the rotor shape. With a special rotor structure, the motor generates a wider positive torque region and has no torque dead-zone. The stator of the proposed SRM is constructed with two segmental C-cores, and there are no magnetic connections between 2 C-cores. The flux follows in a short closed loop in each C-core and has no reversal flux in the stator. The static and dynamic characteristics of the proposed motor are analyzed by the finite element method (FEA) and Matlab-Simulink, respectively. In order to verify the design, a prototype of the proposed motor has manufactured for laboratory test. The performance of the proposed motor is verified by the simulation and experimental results.
In this paper, a novel single-phase hybrid switched reluctance motor (HSRM) is proposed for hammer breaker application. The hammer breaker requires only unidirectional rotation and high-speed operation. To satisfy the requirements and eliminate torque dead-zone, the rotor of the proposed 4/4 poles SRM is designed with wider pole arc and non-uniform air-gap. This motor has a simple structure and produces low torque ripple. Permanent magnets (PMs) are mounted on the inner stator at a certain position which enables it to park the rotor for self-start and create positive cogging torque in the torque dead-zone. Compared with conventional single-phase switched reluctance motor, HSRM has an increased torque density and relatively low torque ripple. To verify effectiveness, finite element method (FEM) is employed to analyze the performance of the proposed structure. Then, the proposed motor is compared with the existing motor drive system for the same application. The proposed HSRM is easy to manufacture along with competitive performance.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.25
no.11
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pp.1606-1615
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2001
The present study has been conducted to investigate heat/mass transfer characteristics on a target plate fur arrays of circular impingement jets with and without effusion holes. A naphthalene sublimation method is employed to determine local heat/mass transfer coefficients on the target plate. The effusion holes are located at the center of four injection holes in the injection plate where the spent air is discharged through the effusion hole after impingement on the target plate. For the array jet impingement without effusion holes, the array jets are injected into the crossflow formed by upstream spent air because the impinged jets must flow to the open exit. For small gap distances, heat/mass transfer coefficients without effusion holes are very non-uniform due to crossflow effects and re-entrainments of spent air. However, uniform distributions and enhanced values of heat/mass transfer coefficients are obtained by installing the effusion holes. For large gap distances, the crossflow has little influence on heat/mass transfer characteristics on the target palate due to the large cross-sectional open area between the injection and target plates. Therefore, the distributions and levels of heat/mass transfer coefficients are almost the same for both cases.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2008.11a
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pp.366-367
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2008
SF6 widely used as insulating gas is rising as the environment problem. For decreasing this greenhouse gas, electrical breakdown characteristics of vacuum with air are studied in non-uniform field. The gap of needle to plane was 0.5mm, 0.8mm. The pressure of vacuum the range of 10^-4-10^-5torr. The diameter of a plane made of the stainless steel is150mm. As a result of the experiment, the breakdown voltage is increased about electrode gap distance increased. The electrode material influenced breakdown voltage in vacuum.
This paper proposes a new pole shaped magnetizing fixture with a non uniform air gap for sinusoidal magnetizing a ring type permanent magnet (PM) to reduce the cogging torque. To obtain more sinusoidal distributed magnetic flux density, the magnetizing fixture's pole shape is optimized by using the sequential response surface method (RSM). And the effects of each design parameter were investigated using the magnetic analysis combined a time stepping finite element method (FEM) with Preisach model. It has been shown, through numerical analysis the optimized modelgives near sinusoidal distributed air gap flux density and drastically reduced cogging torque.
Natural convection of air with Pr=0.7 between two horizontal plates with small magnitude non-uniform temperature distribution[${\in}{\Delta}Tsin({\kappa}X/H)$, H : gap width, X : horizontal coordinate] in the lower plate is numerically(${\in}=0.01$) investigated. In the conduction-dominated regime with $Ra{\leq}1700$, two upright cells are formed over one wave length($2{\pi}/{\kappa}$). For small wave number, the flow becomes unstable with increase of Rayleigh number, and multicellular convection occurs above a critical Rayleigh number. The flow patterns are classified by the number of eddies over one wave length. When ${\kappa}=1$, a transition of $2{\rightarrow}4{\rightarrow}6$ eddy flow occurs with increase of Rayleigh number, and no hysteresis phenomenon is observed. Dual and triple solutions are found for ${\kappa}=1$, and transitions of $10{\rightarrow}8$, $8{\rightarrow}6$, $6{\rightarrow}4{\rightarrow}2$ eddy flow occur with decrease of Rayleigh number.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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