The stationary discontinuous armatures that are used in permanent magnet linear synchronous motors (PM-LSMs) have been proposed as a driving source for transportation systems. However, the stationary discontinuous armature PM-LSM contains the outlet edges which always exist as a result of the discontinuous arrangement of the armature. For this reason, the high alteration of the outlet edge cogging force produced between the armature's core and the mover's permanent magnet when a mover passes the boundary between the armature's installation part and non-installation part has been indicated as a problem. Therefore, we have examined the outlet edge cogging force by installing the auxiliary teeth at the armature's outlet edge in order to minimize the outlet edge cogging force generated when the armature is arranged discontinuously. Moreover, we obtained the calculation by analyzing the shape of the auxiliary teeth in which the outlet edge cogging force is minimized the most.
Generally, the discontinuous armature permanent magnet linear synchronous motor (PM-LSM) is composed by the stator block (accelerator, re-accelerator, and decelerator) and the free running section. However, the stationary discontinuous armature design involves the velocity variation of the mover during drive when the armature's non-installation part changes over to installation part as a result of the outlet edge of the armature. Therefore, we considered deforming the shape of the outlet edge at the armature and apply skew on the permanent magnet by displacing the two magnet segments of each pole. This paper presents the results of a three-dimensional (3-D) numerical analysis with a finite element method (FEM) of the force exerted by the outlet edge.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.8
no.8
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pp.1241-1246
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2013
Currently, The general transportation system arranges the armature on the full length of transportation lines. However, when this method is applied to the long distance transportation system, it causes an increase of material cost and manufacturing time. Thus, in order to resolve this problem, discontinuous arrangement method of the armature has been proposed. However, in the method of using stationary discontinuous armatures, mover can stop in the freewheeling section which is non-installations section when disturbance is generated and the mover can not be moved because armature control is impossible. Thus, the distance determination of armature is very important. Also, when the armature is arranged discontinuously the edge always exists due to the structure. Due to this edge, the cogging force is greatly generated during the entry and ejection of the mover to the armature. This cogging force causes thrust force ripple generating noise, vibration and decline of performance, it must be reduced. Therefore, in this paper, we examined the end edge cogging force generated by the stationary discontinuous armatures through 2-D numerical analysis using finite element method (FEM) and we figured out distance of armature for end edge cogging force minimization.
For the conventional DC machine, the armature MMF is negligible compared with field MMF except when the machine is under heavy load or transient conditions. During the motor starting or reversal, the transient armature current and corresponding MMF effect the flux density of each pole in the machine magnetic circuit. However, the circuit flux density is restored to normal values by the field winding MMF after the transient armature current dies in an electromagnetic DC motor. Permanent magnet servomotor have no field windings about the circuit poles to restore circuit flux density through the demagnetized part of each pole after the transient armature MMF dies, and portions of the magnetic circuit stay permanently demagnetized. Thus the problem of stabilizing a magnet pole piece under the influence of the transient armature current need attentions. This work present the recoil operation of the servomotor with PM poles in conjunctions with the influence of the armature reaction effect. The development of an analytical and quantatative study is presented for predicting the regime of the recoil operation under this condition.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.9
no.2
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pp.243-248
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2014
The permanent magnet linear synchronous motors facilitate maintenance, for it is structurally simple compare to rotating machine and has lots of advantage such as a precision control, high speed, high thrust and so on. However, it causes an increase of material cost because of structural characteristics that need to arranges the armature on the full length of transportation lines. Thus, in order to resolve this problem, we propose the discontinuous arrangement method of the armature but the edge always exists due to the structure when the armature is arranged discontinuously. Due to this edge, the cogging force is greatly generated and it causes thrust force ripple generating noise, vibration and decline of performance. Therefore, in this paper, we examined the characteristic of end edge according to the skew angle through 3-D numerical analysis using finite element method(FEM) and improved the operation characteristics.
Park, Sang Ho;Lee, Myeonghee;Lee, Seyeon;Yang, Hyung Suk;Kim, Woo-Seok;Lee, Ji-Kwang;Choi, Kyeongdal
KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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v.6
no.4
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pp.467-472
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2020
The superconducting synchronous generator is one of the breakthrough elements for direct-drive wind turbines because it is light and small. Normally the superconducting one has copper armature windings in the stator and superconducting field windings on the rotor. The high resistance of the armature can make large copper losses, comparing with the conventional generators with a gear box. One of the solutions for the large copper losses could be a fully superconducting generator. But the high magnetic fields from the superconducting field windings on the rotor also make high perpendicular magnetic fields on the superconducting tapes in the armature windings. We have proposed a fully superconducting synchronous generator with dual field windings. It could immensely decrease the circumferential component of the magnetic field from the field windings at the armature windings. In this paper, we conceptually designed 3 types of superconducting synchronous generators. The first one is the fully superconducting one with conventional structure, which has superconducting armature windings in the stator and superconducting field windings on the rotor. The second one is the one with dual superconducting field windings and superconducting armature windings between them. The last one is the same as the third one except the structure of the armature. If the concentrated armature windings are superconducting ones with cryostats, then they cannot be installed within the span of 2 poles. So, we adopted 3 phases windings within 4 poles system. It makes more AC losses but can be manufactured really.
Superconducting synchronous generators and motors are designed based on 2 dimensional electro-magnetic approach. In the case of generator, if the machine output rating and terminal voltage are decided the armature rating current will be decided automatically according to its power factor. However, in the case of motor, if the output rating is given with [hp] or [kw] units, the armature terminal voltage and current are not decided directly because the machines armature input power and mechanical output are different by way of losses. So in order to calculate the armature current more accurately. the machine losses must be included in the design procedure. In this paper the machine loss of superconducting motor are analyzed and used for decision of the armature input power and current. Moreover, the differences of voltage equations between superconducting synchronous generator and motor are considered.
Park, Eui-Jong;Jung, Sang-Yong;Cho, Kyoung-Pil;Kim, Yong-Jae
Journal of Magnetics
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v.21
no.1
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pp.72-77
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2016
Although the initial cost of permanent-magnet linear synchronous motors is high owing to the installation of armatures over the full length of the transportation lines, linear motors are useful for transportation systems because of their high speed, acceleration, and deceleration. For these reasons, research into reducing the cost of linear motors is necessary, and a stationary distributed-armature system has been suggested for installing armatures in sections where acceleration and deceleration of the mover are required. However, each armature has ends that significantly increase the cogging force, resulting in the increase in the thrust ripple of the mover. Therefore, in order to improve the thrust ripple of the system, the present study aims to provide auxiliary teeth on both ends of the armature to achieve an optimal design through an analysis of the contribution ratio with respect to factors regarding the design of the experiment and the objective function.
Zhou, Yu;Li, Huaishu;Wang, Qingyu;Xue, Zhiqiang;Cao, Qing;Zhou, Shi
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.10
no.4
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pp.1674-1681
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2015
This paper presented an improved analytical method for calculating armature-reaction field in the surface-mounted permanent magnet machines accounting for opening slots. The analytical model is divided into two types of subdomains. The current of the armature is centralized in the center of the slots. The field solution of each subdomain is obtained by applying the interface and boundary conditions of the model. Two 30-pole/36-slot prototype machines with different slot-opening width are used for validation. The FE (finite element) results confirm the validity of the analytical results with the proposed model. The investigation shows that the wider the slot-opening width is, the smaller the peak value of radial and circumferential components of flux density, and the analytical armature-reaction field produced by centralized current in the slots is similar with the armature-reaction field produced by distributed current in the slots in the FE.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.50
no.2
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pp.59-64
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2001
The distribution of current in the conductors influenced by the armature geometry and velocity is an important parameter for determining performance of an electromagnetic launcher(EML). the electric current in the early launching stage tends to flow on the outer surfaces of the conductors, resulting in very high local electric current density. However, the tendency for current to concentrate on the surface is driven by the velocity skin effect later in launching stage. The high current density produces high local heating and, consequently, increases armature wear which causes several defects on EML system. This paper investigates the effects of rail/armature geometry on current density distribution, launcher inductance gradient (L'), and contact force. Three geometrical parameters are used here to characterize the railgun system. These are the ratio of contact length to root length, relative position of contact leading edge to root trailing edge, and the ratio of rail overhang to the rail height. The distribution of current density, L', contact force between various configurations of the armature and the rail are analyzed and compared by using the EMAP3D program.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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