Motors with HTS wires or bulks have been developing recently. Those are large synchronous motor with HTS wires at the field winding in the rotor, hysteresis and reluctance motors with HTS bulk in the rotor. This paper presents the fabrication and test results of an HTS induction motor. Conventional end rings and short bars were replaced with HTS wires in the motor. Stator of the conventional induction motor was used as the stator of the HTS motor. Rated capacity and rpm at full rotor of the conventional motor were 0.75[kW] and 1,710[rpm]. Two, HTS wires are used in parallel to make the end rings and bars. The critical current of the BSCCO-2223 HTS wire which was used in the bars and end rings were 115[A]. Electrodynamometer was coupled directly to the shaft of the rotor with HTS wires.
Torque ripple is necessarily generated in interior permanent magnet synchronous motors (IPMSMs) due to the non-sinusoidal distribution of flux density in the air gap and the magnetic reluctance by stator slots. This paper deals with an asymmetric rotor shape to reduce torque ripple which can make sinusoidal flux density distribution in the air gap. Meanwhile the average torque is relatively increased by the asymmetric rotor. Response surface method (RSM) is applied to find the optimum position of the permanent magnets for the IMPSM with improved torque performance. Consequently, an asymmetric structure is the result of RSM and the structure has disadvantage of a mechanical stiffness. Finally, the performance of suggested shape is verified by finite element analysis and structural analysis is conducted for the mechanical stiffness.
Since Interior Permanent Magnet syncronous Motor has a structure whose magnet is inserted in the rotor, d, q inductance is differ and the motor products hybrid torque combined allignment term and reluctance term. Air gap flux density and d, q axis inductances of the Interior Permanent Magnet Synchronous Motor obtained by analytical method are compensated using Finite Element Method. For optimal design, the efficiency of the motor is taken as the objective function, and Genetic Algorithm finds the value of design parameters which maximize the objective function.
In this study, inter-turn short fault models of interior permanent magnet synchronous motors (IPMSM) are developed by adding saliency modeling to surface-mounted permanent magnet motor models. The saliency model is obtained using the deformed flux models based on both fault-winding flux information and inductance variations caused by cross-flux linkages that depend on the distribution of the same phase windings. By assuming the balanced three-phase current injection, we obtain the positive and negative sequence voltages and the fault current in the positive and the negative synchronous reference frames. The output torque model is developed by adding the magnet and the reluctance torque, which are derived from the developed models. To verify the proposed IPMSM model with an inter-turn short fault, finite element method-based simulation and experimental measurement results are presented.
In accordance with global energy conservation policies such as MEPS(Minimum Energy Performance Standard), electric motor industry is moving to super-high-efficiency machines and research to develop IE4 (International Energy Efficiency Class4) motors has been launched. In this situation, SynRM (Synchronous Reluctance Motor) has been attracting attention in place of induction motor which hardly provides super premium efficiency. As a result, much research on SynRM is being performed at home and abroad. Also, some products have already been appearing in the market. Compared to induction motor, SynRM has better efficiency per unit area and wider operating range. Although the utilization of control system in synchronous motor results in higher prices, we still need to concentrate on developments of SynRM so as to comply with the new policies. This study demonstrated the electromagnetic design methods of super-premium SynRM while maintaining the frame of existing IE3 induction motor for blower. We documented the design procedures for generating high saliency which is the most essential and mechanical stress analysis is also treated. In conclusion, we proved the validity of our design by manufacturing and testing our SynRM models.
철도차량에 탑재된 전장품 중 가장 큰 하중을 차지하는 것은 주변압기로 낮은 운전 주파수(60Hz)로 인해 전력밀도가 0.2~0.4 MVA/ton 정도로 낮아 경량화에 중요한 요소로 작용하고 있다. 따라서 철도차량용 주변압기를 개선하기 위해 몰드 변압기, 반도체 변압기 등에 관한 연구가 국내외적으로 활발히 진행 중이다. 한편 국내외 철도차량에 대부분 적용되는 견인전동기로 최근에는 유도전동기를 대체하여 영구자석 동기전동기(PMSM)를 적용하려는 시도가 이루어지고 있다. 영구자석 동기전동기(PMSM)는 유도전동기에 비해 높은 출력밀도와 효율 확보가 가능하지만 제작에 필요한 재료의 가격이 비싸고 설계가 유도전동기 대비 다소 어렵다는 단점이 있다. 이러한 문제점을 고려하여 본 논문에서는 소형 경량화가 가능한 반도체 변압기를 적용하고, 철도차량의 경량화, 고효율화 등의 요구사항에 맞춰 구조가 간단하면서 회전수가 높고 고토크, 저비용인 SRM을 적용할 수 있는 연구내용을 제안하고자 한다.
SynRM 효율최적화 제어는 다른 교류전동기에 비해 SynRM의 효율이 낮기 때문에 에너지 절약과 환경보존의 관점에서 매우 중요하다. 본 논문에서는 다중 AFLC를 이용하여 철손을 고려한 SynRM의 새로운 효율 최적화 제어를 제안하였다. 최대효율에서 SynRM을 구동하기 위해 토크전류와 여자전류사이의 최적전류비를 분석하여 구한다. 본 논문에서는 동손과 철손을 최소로 하는 SynRM의 효율 최적화 제어를 제안하였다. 특정한 모터토크를 제공하는 d축과 q축 전류의 다양한 조합이 존재한다. 효율 최적화의 목적은 정상상태에서 최소 손실을 제공하는 d축과 q축 전류의 조합을 찾는 것이며, 제안된 제어기의 제어 성능은 다양한 동작조건의 분석을 통해 평가되었다. 분석된 결과는 제안된 알고리즘의 타당성을 입증한다.
This paper introduces a four-Pole Lorentz force type self-bearing motor in which a new winding configuration is proposed to enable the sing1e winding to function both as a synchronous PM motor and as a magnetic bearing. The Lorentz force type has some good points such as the linearity of control force, freedom from flux saturation, and high efficiency, unlike conventional self-bearing motors using a reluctance force. And also, compared with the previously proposed eight-pole type, this four-pole self-bearing motor is more profitable for high rotational speed. In this paper, mathematical expressions of torque and radial force in the proposed self-bearing motor are derived to show that they can be separately controlled regardless of rotational speed and time. For verification of the theory, a prototype is made, where a ring-shape outer rotor is actively controlled in two radial directions while the other motions are passively stable supposing the radial stability. Through some experiments. it is shown that the proposed scheme can provide high capability and feasibility for a small high-speed self-bearing motor.
In accordance with global energy conservation policies such as MEPS (Minimum Energy Performance Standard), electric motor industry is moving to super-high-efficiency machines and research to develop IE4 (International Energy Efficiency Class 4) motors has been launched. In this situation, SynRM (Synchronous Reluctance Motor) has been attracting attention in place of induction motor which hardly provides super premium efficiency. As a result, much research on SynRM is being performed at home and abroad. Also, some products have already been appearing in the market. Compared to induction motor, SynRM has better efficiency per unit area and wider operating range. Although the utilization of control system in synchronous motor results in higher prices, we still need to concentrate on developments of SynRM so as to comply with the new policies. This study demonstrated the electromagnetic design methods of super premium SynRM while maintaining the frame of existing IE3 induction motor. We documented the design procedures for generating high saliency which is the most essential and mechanical stress anlaysis is also treated. In conclusion, we proved the validity of our design by manufacturing and testing our 3 models.
Since interior permanent magnet synchronous motor(IPMSM) has a structure whose magnet is inserted in the rotor, d, q inductances are differ from each other and the motor produces hybrid torque combined allignment term and reluctance term. But, for their complex magnetic path, it is difficult to analyze this type motors by equivalent magnetic circuit method. So, in this paper, the variation of parameters of IPMSM according to the magnet thickness accuired by using the result from finite element method is presented for the sake of effective design process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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