Refining the Torque Calculation Models in Designing Salient-Pole Inductor Motors
Abstract
The article suggests a procedure for designing salient-pole inductor motors with developed tooth structures on the rotor and stator, which is supplemented by nonlinear calculation of a fragmentary magnetic circuit model with subsequently refining the saturation coefficient. The calculation is carried out using the semigraphical method before and after displacement of the rotor from the position of maximum air gap permeance by half the rotor tooth division with respect to teeth on the stator pole extension. Owing to introducing a weakly branched nonlinear magnetic circuit model into the design algorithm, in became possible to elaborate detail designs of motors for important electric drives of automatic systems, which confirmed their declared characteristics. It is noted that demagnetization of the magnetic circuit ferromagnetic areas, which is determined by calculation on the nonlinear model after turning the rotor by half the tooth division from the coaxial position, is the criterion of the correctly selected tooth area geometric parameters and electromagnetic loads.
References
1. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины: Учебное пос. для электромеханических и электроэнергетических втузов. М.: Высшая школа, 1985, 255 с.
2. Арменский Е.В. Фалк Г.Б. Электрические микромашины: Учебное пос. для электротехнических спец. Вузов. М.: Высшая школа, 1985, 231 с.
3. Смирнов А.Ю. Индукторные машины. Проектирование и вычислительный анализ (специальный курс): Учебное пос. для вузов. М.: Форум, 2015, 192 с.
4. Lipo T.A. Introduction to AC Machine Design. – IEEE Press series on Power Engineering, Publ. by J.Wiley@Sons, 2017.
5. Cheng M., Hua W., Zhang J., Zhao W. Overview of Stator-Permanent Magnet Brushless Machines. – IEEE Trans. оn Industrial Electronics, 2011, vol. 58, No 11, pp. 5087–5101.
6. Смирнов А.Ю., Ершова Е.А., Уснунц-Кригер Т.Н. Приме- нение сеточных моделей для исследования линейного шагового электропривода вертикального перемещения регулирующего органа. – Электричество, 2016, № 11, с. 30–34.
7. Смирнов А.Ю., Кашканов А.О. Применение совмещённых обмоток в одноимённо-полюсных индукторных двигателях. – Электричество, 2019, № 9, с. 61–65.
8. Иванов-Смоленский А.В. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах. М.: Высшая школа, 1989, 312 с.
9. Nagel N.J., Lorenz R.D. Modeling of a saturated switched reluctance motor using an operating point analysis and the unsaturated torque equation. – IEEE Trans. оn Industry Appl., 2000, May/June., vol. 36, No 3, pp. 714–722.
10. Смирнов А.Ю., Зимин А.Ю. Проектирование одно- имённо-полюсных индукторных двигателей с постоянными магнитами на роторе. – Электричество, 2015, № 2, с. 54–59.
11. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: Учебник для вузов. М.: Энергия, 1980, 928 с.
12. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей. М.: Энергоатомиздат, 1989, 528 с.
13. Смирнов А.Ю., Уснунц-Кригер T.H. Вопросы проектирования двигателей для синхронного привода систем автоматики ядерных энергетических установок. – Электротехника, 2013, № 9, с. 34–39. =
14. Смирнов А.Ю. Совершенствование индукторной машины для исполнительных механизмов вертикального перемеще- ния. – Электротехника, 2003, № 10, с. 10–15.
15. Справочник по электрическим машинам/Под общ. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. М.: Энергоатомиздат, 1989, т. 2, 688 с.
#
1. But D.A.Beskontaktnyye electricheskiye mashiny(Contactlesselectrical machines). M. Vysshaya shkola, 1985, 255 p.
2. Armenskiy, E.V., Falk G.B.Electricheskiye micromashiny(Electrical micromachines). M. Vysshaya shkola, 1985, 231 p.
3. Smirnov A.Yu.Inductornye mashiny. Proectirovanyiye ivichislitel’nyy analiz (spets. kurs)(Inductor machines. Design andcomputational analysis (special rate). M. Forum, 2015, 192 p.
4. Lipo T.A.Introduction to AC Machine Design. – IEEE Pressseries on Power Engineering, Publ. by J.Wiley@Sons, 2017.
5. ChengM.HuaW.,ZhangJ.,ZhaoW.Overview ofStator Permanent Magnet Brushless Machines. – IEEE Trans. OnIndustrial Electronics, 2011, vol. 58, No. 11, pp. 5087–5101.
6. SmirnovA.Yu,ErshovaE.A.,Usnunts-KrigerT.N.Elektrichestvo – in Russ. (Electrisity), 2019, No. 9, pp.61–65.
7. Smirnov A.Yu., Kashkanov A.O.Elektrichestvo – in Russ.(Electrisity),2016, No. 11, pp. 30–34.
8. Ivanov-SmolenskiyA.V.Electromagnitniyyesiliipreobrazovaniye energii v elektricheskikh mashinakh(Electromagneticforces and energy conversion in electric machines). M. Vysshayashkola, 1989, 312 p.
9. Nagel N.J., Lorenz R.D.Modeling of a saturated switchedreluctance motor using an operating point analysis and theunsaturated torque equation. – IEEE Trans. on Industry Appl. 2000,May/June., vol. 36, No 3, pp. 714–722.
10. Smirnov A.Yu., Zimin A.Yu.Elektrichestvo – in Russ.(Electrisity),2015, No 2, pp. 54–59.
11. Ivanov-Smolenskiy A.V.Electricheskie mashiny(Electricalmachines). M. Energiya, 1980, 928 p.
12. Zeveke G.V., Ionkin P.A., Netushil A.V., Strakhov S.V.Osnovi teorii cepei(The foundations of circuit theory).M.:Energoatomizdat, 1989, 580 p.
13. Smirnov A.Yu., Usnunts-Kriger T.N.Elektrotekhnika – inRus. (Electrical Engineering),2013 No. 9, pp. 34–39.
14. Smirnov A.Yu.Elektrotekhnika – in Russ. (ElectricalEngineering),2003 No. 10, pp. 10–15.
15. Handbookon Electric Machines/Under common red. by I.P.Kopilov and B.K. Klokov. M.: Energoatomizdat, 1989, vol. 2, 688 p.
