This paper proposes an optimal design method for the shape optimization of the permanent magnets (PM) of an in-wheel permanent magnet synchronous motor (PMSM) to reduce the cogging torque considering a total harmonic distortion (THD) and a root mean square (RMS) value of back-EMF. In this method, the Kriging model based on a design of experiment (DOE) is applied to interpolate the objective function in the spaces of design parameters. The optimal design method for the PM of an in-wheel PMSM has to consider multi-variable and multi-objective functions. The developed design method is applied to the optimization for the PM of an in-wheel PMSM.
In this paper, the influence of inverter switching harmonics on iron loss and PM loss of Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) is numerically investigated by Finite Element Method (FEM). In particular, nonlinear FEM is applied for a multi-layered PM Synchronous Motors (PMSMs), Interior buried PMSM (IPMSM) and PM assisted Synchronous Reluctance Motor (PMa-SynRM), which are adoptively designed and compared for Electric Vehicle (EV) propulsion. In particular, iron loss and PM eddy-current loss under the real current waveform including the carrier harmonics from inverter switching are numerically analyzed with nonlinear FEM by considering the skewed stator structure employed for minimizing spatial harmonics.
Magnetic couplings are widely used in various industrial applications because they can transmit magnetic force without any mechanical contact. In addition, linear couplings have many advantages. For example, they do not need to convert rotary motion to linear motion. This paper shows an analytical analysis of tubular type linear magnetic couplings (TLMCs) with a Halbach array magnetized permanent magnet (PM). An analytical method for magnetic fields owing to PMs is performed by using magnetic vector potential as well as Poisson and Laplace equations. Then, the magnetic force is calculated by using the Maxwell stress tensor. The analytical analysis results were compared with finite element method (FEM) results. In addition, we predicted the magnetic force characteristic according to design parameters such as the iron core thickness, inner PM thickness to -outer PM thickness ratio, PM segment ratio of the axial magnetized PM segment and radial magnetized PM segment, and various pole numbers.
In mobile phones of multimedia era, microspeakers of high qualify sound are essential parts to generate human voice in speaker phone and MP3 song player. In this paper, two types of microspeakers, outer permanent magnet (PM) and combined PM type, are analyzed using electromagnetic, mechanical and their coupling analysis. For performance comparison, voice coil diameter is chosen as a design parameter to change excitation position and magnet volume for both types. For combined PM type, sound pressure level (SPL) is improved due to increased PM volume compared to outer PM type. Also, with the decreased voice coil diameter for combined PM type, the 1st resonant mode of the diaphragm is more efficiently excited due to concentrative excitation, resulting in lower and broader frequency range. Therefore, it can be said that the combined PM type microspeakers are more advantageous for high performance microspeaker which are essential for multimedia era.
In mobile phones of multimedia era, microspeakers of high quality sound are essential parts to generate human voice in speaker phone and MP3 song player. In this paper, two types of microspeakers, outer permanent magnet (PM) and combined PM type, are analyzed using electromagnetic, mechanical, acoustical and their coupling analysis. For performance comparison, voice coil diameter is chosen as a design parameter to change excitation position and magnet volume for both types. For combined PM type, sound pressure level (SPL) is improved due to increased PM volume compared to outer PM type. Also, with the decreased voice coil diameter for combined PM type, the 1st resonant mode of the diaphragm is more efficiently excited due to concentrative excitation, resulting in lower and broader frequency range. Therefore, it can be said that the combined PM type microspeakers are more advantageous for high performance microspeaker which are essential for multimedia era.
집중권 방식의 견인용 영구자석 매입형 동기전동기(IPMSM)는 출력밀도의 관점에서 우수하나 심각한 영구자석 와전류 손실을 가지고 있다. 본 논문에서는 영구자석 매입형 동기전동기의 자기적 특성을 분석하여 V-타입 회전자 영구자석의 각도와 폭을 변경함으로써 철손을 최소화하는 최적설계를 수행하였다. 자성체의 비선형성을 고려하기 위하여 자기등가회로법 대신 유한요소법을 이용하였으며, 각 파라메타가 영구자석에 발생하는 철손에의 영향 및 파라메타간의 교호작용을 파악하기 위하여 시뮬레이션 기반의 실험계획법을 사용하였다. 이를 통하여 모터의 성능을 유지하면서 철손을 상당히 줄인 집중권 방식의 영구자석 매입형 동기전동기의 최적설계를 반응표면법을 이용하여 도출하였으며, 유한요소법을 이용하여 이를 검증하였다.
A direct PM generator has the effect of reducing the mechanical noise and ease of maintenance by eliminating a number of power transmission components. In addition, wind turbines operating at low speed with the advantages of high output, high efficiency, and small size. The generator was designed as a small direct-drive PM generator that can be applied to a kite even at low wind speeds. The RPM (Revolutions Per Minute) of the reel was measured in two ways using a cadence/speedometer sensor and a tachometer while the actual kite. The RPM derived from the experiment was applied to the simulation on the designed generator. The no-load characteristic analysis for the magnetic fields produced for the permanent magnet generator by a permanent magnet and stator winding currents is achieved using a 2D coordinate system. A commercial electromagnetic analysis program, ANSYS Maxwell, was used to model the electromagnetic dynamics.
Cogging Torque is induced by the magnetic attraction between the rotor mounted permanent magnet(PM) and the stator teeth. This torque is an unwanted effect causing shaft vibration, noises, metal fatigues and increased stator length. A variety of techniques exist to reduce the cogging torque of PM generator. Even though the cogging torque can be vanished by skewing the stator slots by one slot pitch or rotor magnets, manufacturing cost becomes high due to the complicated structure and increased material costs. This paper introduces a new cogging torque reduction technique for PM generators that adjusts the azimuthal positions of the magnets along the circumference. A 900 kW class PMSG model is simulated using a three dimensional finite element method and the resulting cogging torques is analyzed using the Maxwell tensor stress tensor. Using the 3D simulation, the end contribution of the cogging torque is accurately calculated.
This paper presents a high-efficiency low-power permanent magnet (PM) generator for the power supply of the generator exciter. In the conventional generator system, the power for the exciter is fed by the generator output power or an emergency battery for the starting. The proposed low-power PM generator can generate the proper power and voltage to excite the exciter field winding. According to the starting of the generator, the designed PM generator can supply the constant voltage to the Automatic Voltage Regulator (AVR), then it can be used to control of exciter field current for the generator. Because of the designed PM generator which is placed inside the conventional generator system, the emergency battery and Potential Transducer(PT) for AVR can be removed. Thus, the total efficiency can be improved. The proposed generator system is tested in the practical system. And the efficiency characteristic is analyzed.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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