Comparison of the inner and outer rotor flux switching permanent magnet machines in contrast to electromagnetic characteristics

Emrah ÇETİN

doi:https://doi.org/10.31590/ejosat.araconf4

Makale detayları

Comparison of the inner and outer rotor flux switching permanent magnet machines in contrast to electromagnetic characteristics

Yazarlar:

Emrah ÇETİN

Yayıncı:

Osman SAĞDIÇ

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

European Journal of Science and Technology 2020 Vol. Issue , pp.21-26

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

3/2020

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000919387

Sıklık:

Üç Aylık

eISSN:

2148-2683

DOI:

https://doi.org/10.31590/ejosat.araconf4

Anahtar kelimeler:

Özet:

 

Current technology developments also guide the works in the field of electrical machines. That's why researchers are working on new machine types as well as performance improvements of traditional machines. Flux-switching permanent magnet machines are also one of the novel electrical machine types developed in the literature. The working principle and machine design are similar to reluctance machines. The rotor side has the same structure as reluctance machines. However, in flux-switching permanent magnet machines, there are magnets embedded in the windings on the stator side between the two stator slots. Although there are some difficulties in the production process, there are several advantages brought by this design. The permanent magnet poles in the stator are guided to support the path through which the magnetic flux flows through the stator core. In this way, the opposite electromotive force waveform occurs as a sinusoidal. This feature put the flux-switching permanent magnet machines one step forward. Since there is no magnet in the rotor, it is more robust than other (surface) permanent magnet machines. It is convenient for high speed applications. In this article, four flux-switching permanent magnet machine designs are compared in terms of their electromagnetic properties. The magnetic flux density characteristics were evaluated by three-dimensional finite elements method by performing static electromagnetic analysis of four machines with inner rotor and outer rotor with the same number of slots and poles, whose permanent magnet volumes were taken equally. While making comparisons, it was especially paid attention to be equal to the machine dimensions.  While two of the four designs designed were realized for comparison purposes, others were developed for investgation. In proposed flux-switching permanent magnet machines, air ducts called flux barriers are opened into the teeth on the rotor side. In this study, the behavior of these air ducts was analyzed using three dimensional finite element analysis data. As a result, the advantages and disadvantages of designs with air ducts were evaluated in terms of machine performance.

 

Güncel teknoloji gelişmeleri elektrik makinaları alanındaki çalışmalara da yön vermektedir. O nedenle araştırmacılar geleneksel makinaların performans iyileştirmelerinin yanında yeni makina türleri üzerinde de çalışmaktadır. Akı anahtarlamalı sürekli mıknatıslı makineler de literatürde geliştirilen en yeni elektrik makine türlerinden birisidir. Çalışma prensibi ve makine tasarımı relüktans makinelere benzemektedir. Rotor tarafı relüktans makinelerle aynı yapıdadır. Ancak akı anahtarlamalı sürekli mıknatıslı makinelerde stator tarafında sargılar içinde, iki stator oluğu arasında gömülü mıknatıslar bulunmaktadır. Her ne kadar üretim aşamasında bazı zorlukları olsa da bu tasarımın getirmiş olduğu çeşitli avantajlar bulunmaktadır. Statordaki sürekli mıknatıs kutupları manyetik akının stator nüvesinden aktığı yolu destekleyici şekilde yönlendirilmiştir. Bu sayede zıt elektromotor kuvveti dalga şekli sinüs olarak meydana gelmektedir. Bu özellik de akı anahtarlamalı sürekli mıknatıslı makinaları bir adım öne çıkarmaktadır. Rotorda mıknatıs bulunmadığı için diğer (yüzey) mıknatıslı makinelere göre daha sağlam bir yapıdadır. Yüksek hız uygulamaları için uygundur. Bu makalede de akı anahtarlamalı sürekli mıknatıslı dört makine tasarımı elektromanyetik özellikleri bakımından karşılaştırılmaktadır. Sürekli mıknatıs hacimleri eşit alınan aynı oluk ve kutup sayısına sahip, iç rotorlu ve dış rotorlu dört makinenin statik elektromanyetik analizi yapılarak manyetik akı yoğunluğu karakteristikleri üç boyutlu sonlu elemanlar yöntemiyle değerlendirilmiştir. Karşılaştırmalar yapılırken özellikle makine boyutlarının da eşit olmasına dikkat edilmiştir. Tasarlanan dört tasarımdan ikisi karşılaştırma amacıyla gerçekleştirilirken, ikisi de incelenmek üzere geliştirilmiştir. Önerilen akı anahtarlamalı sürekli mıknatıslı makinalarda rotor tarafındaki dişlerin içerisine akı bariyeri denilen hava kanalları açılmıştır. Yapılan çalışmada bu hava kanallarının davranışı üç boyutlu sonlu elemanlar analizi verileri kullanılarak incelenmiştir. Sonuçta içerisinde hava kanalı bulunan tasarımların avatajları ve dezavantajları makine performansı açısından değerlendirilmiştir.

Makale detayları

Comparison of the inner and outer rotor flux switching permanent magnet machines in contrast to electromagnetic characteristics

Yazarlar:

Emrah ÇETİN

Yayıncı:

Osman SAĞDIÇ

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

European Journal of Science and Technology 2020 Vol. Issue , pp.21-26

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

3/2020

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000919387

Sıklık:

Üç Aylık

eISSN:

2148-2683

DOI:

https://doi.org/10.31590/ejosat.araconf4

Akı anahtarlamalı makine

dış rotorlu elektrik makineleri

mıknatıslı motorlar

sonlu elemanlar analizi

Sayı

Makale detayları

Comparison of the inner and outer rotor flux switching permanent magnet machines in contrast to electromagnetic characteristics

Yazarlar: Emrah ÇETİN

Yayıncı: Osman SAĞDIÇ

Ana Başlıklar: Uygulamalı fizik

Dergi: European Journal of Science and Technology 2020 Vol. Issue , pp.21-26

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 3/2020

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2000919387

Sıklık: Üç Aylık

eISSN: 2148-2683

DOI: https://doi.org/10.31590/ejosat.araconf4

Akı anahtarlamalı makine

dış rotorlu elektrik makineleri

mıknatıslı motorlar

sonlu elemanlar analizi

Sayı

Yazarlar:

Emrah ÇETİN

Yayıncı:

Osman SAĞDIÇ

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

European Journal of Science and Technology 2020 Vol. Issue , pp.21-26

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

3/2020

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000919387

Sıklık:

Üç Aylık

eISSN:

2148-2683

DOI:

https://doi.org/10.31590/ejosat.araconf4