Park, Eui-Jong;Kim, Sung-Jin;Jung, Sang-Yong;Kim, Yong-Jae
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.66
no.6
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pp.911-915
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2017
Recently, there has been an increasing interest in the non-contact power transmission method of magnetic gears. Since there is no mechanical contact, noise caused by friction can be reduced, and even if a sudden large force is applied, the impact of the gear is close to zero. Further, since the power is transmitted by the magnetic flux, it has high reliability. However, there is a problem that a loss due to a magnetic field due to use of a magnetic flux. The loss caused by the magnetic field of the magnetic gear is a joule loss called eddy current loss. In addition, the eddy current loss in the magnetic gear largely occurs in the permanent magnet, but it is a fatal loss to the permanent magnet which is vulnerable to heat. Particularly, magnetic gears requiring high torque density use NdFeB series permanent magnets, and this permanent magnets have a characteristic in which the magnetic force decreases as temperature increases. Therefore, in this paper, the eddy current loss of the permanent magnet according to the permanent magnet attaching method is analyzed in order to reduce the eddy current loss of the permanent magnet. We have proposed a structure that can reduce the eddy current loss through the analysis and show the effect of reducing the loss of the proposed structure.
This paper presents the characteristics of PM eddy current loss and harmonic iron loss for PM step-skewed Interior Permanent Magnet Synchronous Motor (IPMSM) with concentrated windings and multi-layered PM under the running condition of maximum torque per ampere (MTPA) and flux-weakening control. In particular, PM eddy current loss and harmonic iron loss in IPMSM have been numerically computed with three-dimensional Finite Element Analysis (3D FEA), whereby IPMSM with concentrated windings and multi-layered PM has been designed to identify the optimized skew angle contributing to the reduced PM eddy current loss and torque ripples, while maintaining the required average torque. Furthermore, numerical investigation on PM eddy current loss and iron loss at MTPA and flux-weakening control has been carried-out in terms of PM step-skew.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.63
no.10
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pp.1377-1383
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2014
This paper deals with eddy current loss of magnetic coupling with radial permanent magnet (PM) using analytical method such as a space harmonic method. Superposition of two kinds analysis model is used to analyze eddy current loss induced in inner PM and outer PM of magnetic coupling. When the eddy current is induced, the environmental temperature increases, and the permanent magnet(PM) characteristics are degraded because the performance of PM is greatly influenced by temperature rise. Hence, the calculation of eddy current loss becomes an important factor in the magnetic coupling. In order to analyze eddy current loss, first, on the basis of the magnetic vector potential and two-dimensional(2-D) polar-coordinate system, the magnetic field solutions of the radial magnetized PM are obtained. And we obtain the analytical solutions for the eddy current density produced by permanent magnet. Lastly, analytical solutions for eddy current loss are derived by using equivalent, electrical resistance calculated from magnet volume and analytical solution for eddy current density. This analytical results are validated by comparing with the 2-D finite element analysis (FEA).
Lee, Sun-Kwon;Kang, Gyu-Hong;Kim, Byoung-Woo;Hur, Jin
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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v.3
no.4
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pp.398-402
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2014
This paper presents the comparison study of permanent magnet (PM) eddy current of concentrated winding type surface permanent magnet synchronous motor (SPMSM) with different rare-earth magnet shapes. The fractional slot winding having 10 poles and 12 slots is studied. The PM eddy current is analyzed to compare for each shape by 2 dimensional (2D) finite element analysis (FEA). The eddy current and their loss of particular position of PM as well as their distributions are displayed for each model. The effect of partly enlarged air-gap made by PM shape to PM eddy current is compared.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.10
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pp.1639-1647
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2016
This paper deals with eddy current loss analysis of Slotless Double sided Cored type permanent magnet linear generator by using analytical method, space harmonic method. In order to calculate eddy current, this paper derives analytical solution by the Maxwell equation, magnetic vector potential, Faraday's law and a two-dimensional(2-D) cartesian coordinate system. First, we derived the armature reaction field distribution produced by armature wingding current. Second, by using derived armature reaction field solution, the analytical solution for eddy current density distribution are also obtained. Finally, the analytical solution for eddy current loss induced in permanent magnets(PMs) are derived by using equivalent, electrical resistance calculated from PMs volume and eddy current density distribution solution. The analytical result from space harmonic method are validated extensively by comparing with finite element method(FEM).
Park, Chan-Bae;Lee, Hyung-Woo;Lee, Byung-Song;Kim, Nam-Po
Proceedings of the KSR Conference
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2011.10a
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pp.2310-2316
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2011
In order to apply Interior Permanet Magnet Synchronous Motor(IPMSM) to the propulsion system of the railway transit, 110 (kW) class IPMSMs with high-power density are designed as a concentrated winding model and a distributed winding model in this study. The concentrated winding model designed in this study is 6 poles/9 slots and the distributed winding model is 6 poles/36 slots. In general, the eddy current losses in the permanent magnets of IPMSM are caused by the slot harmonics. The thermal demagnetization of the magnet by the eddy current losses at high rotational speed often becomes one of the major problems in the IPMSM with a concentrated windings especially. A design to reduce eddy current losses in permanent magnets design is important in IPMSM for the railway vehicle propulsion system which requires high-speed operation. Therefore, a method to devide the permanent magnet is proposed to reduce the eddy current losses in permanent magnet in this study. Authors analyze the variation characteristics of the eddy current losses generated in permanent magnet of the concentrated winding model by changing the number of the division of the permanent magnets.
This paper deals with the experimental evaluation on power loss of a double-side permanent magnet synchronous motor/generator (DPMSM/G) applied to a flywheel energy storage system (FESS). Power loss is one of the most important problems in the FESS, which supplies the electrical energy from the mechanical rotation energy, because the power loss decreases the efficiency of energy storage and conversion of capability FESS. In this paper, the power losses of coreless DPMSM/G are separated by the mechanical and rotor eddy current losses in each operating mode. Moreover, the rotor eddy current loss is calculated by the 3-D finite element analysis (FEA) method. The analysis result is validated by separating the power loss as electromagnetic loss and mechanical loss by a spin up/down test.
In this paper, eddy current compensation method of 2D finite element method(FEM) is studied compared with 3D FEM. The result of eddy current loss of permeant magnet is different from 3D FEM result because current loop of the inside of permanent magnet can not expressed by 2D FEM. In order to reduce the error between 2D and 3D FEM, permanent magnet conductivity is compensated considering current loop of magnet shape according to length and width.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.61
no.8
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pp.1115-1122
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2012
This paper analyzes eddy-current loss induced in magnets of surface-mounted permanent magnet (SPM) machines by using an analytical method such as a space harmonic method. First, on the basis of a two-dimensional (2D) polar coordinate system and a magnetic vector potential, the analytical solutions for the flux density produced by armature winding current are obtained. By using derived field solutions, the analytical solutions for eddy current density distribution are also obtained. Finally, analytical solutions for eddy current loss induced in rotor magnets are derived by using equivalent electrical resistance calculated from magnet volume and analytical solutions for eddy-current density distribution. In particular, the influence of time harmonics in armature current on the eddy current loss is fully investigated and discussed. All analytical results are validated extensively by finite element analysis (FEA).
In order to apply Interior Permanet Magnet Synchronous Motor(IPMSM) to the propulsion system of the railway transit, 110kW class IPMSMs with high-power density are designed as a concentrated winding model and a distributed winding model in this study. The concentrated winding model designed in this study is 6 poles/9 slots and the distributed winding model is 6 poles/36 slots. In general, the eddy current losses in the permanent magnets of IPMSM are caused by the slot harmonics. The thermal demagnetization of the magnet by the eddy current losses at high rotational speed often becomes one of the major problems in the IPMSM with a concentrated windings especially. A design to reduce eddy current losses in permanent magnet design is important in IPMSM for the railway vehicle propulsion system which requires high-speed operation. Therefore, a method to devide the permanent magnet is proposed to reduce the eddy current losses in permanent magnet in this study. Authors analyze the variation characteristics of the eddy current losses generated in permanent magnet of the concentrated winding model by changing the number of the division of the permanent magnets.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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