This paper deals with steady-state analysis of a single-phase line-start permanent magnet synchronous motor. In order to analyze the steady-state characteristics, the asymmetric single-phase line-start synchronous motor is converted to the symmetric two-phase synchronous motor, that is, the asymmetric magnetic field is separated from the positive and the negative symmetric components using symmetrical-component theory. The analysis method of the synchronous motor on the d-q axis coordinates is used for the positive component and the equivalent circuit of the induction motor is applied for the negative component analysis. Moreover, d-q axis inductance considering current phase angle is applied to positive component analysis for precise characteristic analysis. In order to validate the proposed analysis method, the analysis results are compared with the experimental results.
The single-phase induction motor is simple and durable, but the efficiency is low. Therefore, electric motors like HLDC and LSPM(line-start permanent magnet motor) that use the permanent magnet have been studied. The most advantages of single-phase LSPM is having the same stator as the stator of the single-phase induction motor and permanent magnets are just inserted in the squirrel cage rotor of the single-phase induction motor. But the characteristics of single-phase LSPM synchronous motor has very complex characteristics until the synchronization and if the design is not suitable, the single-phase LSPM synchronous motor cannot be synchronized. We designed a single-phase LSPM using the same stator and winding as the conventional single-phase induction motor, but newly designed the permanent magnets considering air gap magnetic flux density. The transient characteristics of the single-phase LSPM is not good because of a magnetic breaking torque, however, it can be improved by redesigning the rotor bars. We are proposed the design method of rotor bar for the single-phase LSPM to start softly and to make synchronization easily.
In this paper, the characteristics of single-phase line-start permanent magnet synchronous motor driven by constant voltage are analyzed on d-q axis vector diagram and compared with that of current controlled motor. The coupled method of symmetrical coordinates and d-q axis voltage equation are applied to the analysis method like the analysis of single-phase induction motor. From the result of the analysis, it is seen that motors driven by constant voltage source have effects on not only the amplitude of current and torque but also current and current phase angle, so overall characteristics such as power factor and load angle are affected by circuit parameters. For precise analysis and design of single-phase line-start synchronous motor, its characteristics should be analyzed on d-q axis vector plan in consideration of the variation of circuit parameters.
단상 전원에 의해 기동되는 영구자석형 단상 동기 전동기는 효율은 높지만, 회전 방향을 결정하기가 어렵다. 본 연구에서는 커패시터 운전 단상 동기 전동기의 기동 특성에 대하여 연구하였다. 고정자는 커패시터 운전 단상 유도기와 동일하지만, 회전자가 영구자석으로 구성된다. 이 경우는 회전자와 고정자 조건에 따라 기동 조건이 결정되고 모터의 회전 방향이 결정될 수 있다. 이 결과에서, 제안된 전동기는 낮은 기동토크를 요구하는 팬과 같은 부하에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
The single-phase line start permanent magnet motor(LSPM) have a rotor cage bar for induction starting and permanent magnets, providing synchronous torque. So, LSPM is vary complex and difficult to analysis transient characteristics and rotor design. In this paper, F.E.M analysis about single-phase line start permanent magnet motor and compare of the single-phase line start permanent magnet synchronous motor's transient characteristics by size and position of rotor bar.
This paper is written by research for the transient characteristics of the Single-phase Line-start permanent Magnet. The Single-phase Line-start permanent Magnet is most likely to substitute for Single-phase Induction Motor which is used about many appliance currently, because that has good points. For example, It has a Line-start of ability and a High-efficiency. And it need not power convergence device. The rotor of The Single-phase Line-start permanent Magnet has cage-bar with permanent magnet. This motor is started by cage-bar. When it entered synchronous condition, the rotor is rotated by the permanent magnet. But the design of the permanent magnet is very important, because the breaking torque of the permanent magnet interrupt to start a rotor. Finally, if Flux Barrier is not concerned, we do not get result of our object. Therefore this thesis is concerned about Flux Barrier.
The purpose of this paper is the rotor design of a single-phase LSPM(Line-start permanent magnet) motor. A single-phase LSPM motor has a permanent magnet in the rotor that is same as induction motor. For that reason, magnet is operated by breaking torque in starting region and alignment torque in driving region. Therefore, we need the design process considering the trade-off relationship. In this paper, we propose the design process of a single-phase LSPM motor for a high starting torque and efficiency with FEM. And we use Taguchi Method for considering tolerance in manufacture. Finally, we compared the LSPM motor that is designed in this paper and conventional induction motor.
The growth on consideration of energy savings and motor efficiency has caused the LSPM(Line Start Permanent Magnet Motor) to be focused as a substitute for conventional induction motors. A Line start permanent magnet motor able to be driven at synchronous speed is designed based on a single phase induction motor in this paper. The single phase LSPM is identical to the induction motor except a permanent magnet is installed in the rotor. As the permanent magnet influences the characteristics of both transient state and steady state, a design considering both starting and synchronization conditions was used. In this paper, by adopting DOE, a single phase motor has been designed showing high power and smooth start. Also, optimal model is selected by weighting function. And the characteristics demagnetization are analyzed according to the variation of magnet shape. Finally, to verify the design results, a prototype was measured.
In this paper, optimized model was designed for the starting characteristic of the Single-Phase Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor by using the Design of Experiment. A field pole angle, thickness and distance from center axis of permanent magnet were selected as design factor. We executed the transient state characteristic analysis of 8 test models. The transient state characteristic analysis was executed by using the 2 dimensional Finite Element Method and the Time Difference Method. We checked the fact that the selected design factor affected starting characteristic of the Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor. Depend on this result we found the optimized design point by using the response optimization.
In this paper, optimized model was designed for the starting characteristic of the Single-Phase Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor by using the Design of Experiment. A field pole angle, thickness and distance from center axis of permanent magnet were selected as design factor. We executed the transient state characteristic analysis of 8 test models. The transient state characteristic analysis was executed by using the 2 dimensional Finite Element Method and the Time Difference Method. We checked the fact that the selected design factor affected starting characteristic of the Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor. Depend on this result we found the optimized design point by using the response optimization.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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