Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2016 - zeszyt 3

An experimental and numerical analysis of temperature and velocity field in PM BLDC motor

10.15199/48.2016.03.22

nr katalogowy: 97014
10.15199/48.2016.03.22

In this paper, a validated numerical model was introduced to determine the temperature and velocity fields outside the electric motor. The analysed object was a brushless permanent magnet motor (PM BLDC) having a rated power of 431 W with neodymium permanent magnets located on the rotor. The temperature and velocity measurements were conducted using thermocouples and constant-temperature anemometers. The numerical model covered the investigated motor and the same unit working as a generator and the air volume around them in order to improve the heat dissipation conditions. The numerical results show a satisfactory agreement with the values obtained during the measurements. Streszczenie. W pracy przedstawiono zwalidowany eksperymentalnie model numeryczny do wyznaczenia pola temperatury oraz prędkości na obudowie oraz wokół bezszczotkowego silnika elektrycznego małej mocy. Pomiary temperatury i prędkości przeprowadzono na stanowisku badawczym za pomocą termopar oraz anemometrów stałotemperaturowych i posłużyły one do walidacji modelu. Model numeryczny obejmował silnik wraz z obciążającą go prądnicą oraz bryłę powietrza wokół obu maszyn w celu dokładniejszego odwzorowania warunków wymiany ciepła. Wyniki otrzymane z modelu numerycznego wykazały satysfakcjonującą zgodność z wartościami otrzymanymi podczas pomiaru. Wyznaczania pola temperatury oraz prędkości na obudowie oraz wokół bezszczotkowego silnika elektrycznego małej mocy Keywords: PM BLDC motor, CFD, heat transfer, thermal model Słowa kluczowe: silnik PM BLDC, CDF, przepływ ciepła, model cieplny Introduction Nowadays, small and medium power Permanent Magnet Brushless Direct Current (PM BLDC) motors are widely applied as a source of drive systems. Many studies cover brushless motor applications for direct driving of vehicles [1][2]. The main advantages of PM BLDC are high efficiency, lack of mechanical commutation, which is replaced by electronic commutation, and high power density. A[...]

Bibliografia

[1] Luo F., Yeo H., Advanced PM brushless DC motor control and system for electric vehicles, Industry Applications, 2 (2000), 1336-1343
[2] Chau K., Chan C., Liu C., Overview of permanent-magnet brushless drives for electric and hybrid electric vehicles, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 55 (2008), n. 6, 2246- 2257
[3] Makieła D., Sensorless control of high-speed PM BLDC motor, Proceedings of IEEE International Symposium on Industrial Electronics, Gdańsk, (2011), 722-727
[4] Petrov I., Pyrhonen J., Performance of low-cost permanent magnet material in PM synchronous machines, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 60 (2013), n. 6, 2131- 2138
[5] Sebastian T., Temperature effects on torque production and efficiency of PM motors using NdFeB magnets, IEEE Transactions on Industry Applications, 31 (1995), n. 2, 353-357
[6] Boglietti A., Cavagnino A., Staton D., Shanel M., Mueller M., Mejuto C., Evolution and modern approaches for thermal analysis of electrical machines, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 56 (2009), n. 3, 871-882
[7] Mellor P., Roberts D., Turner D., Lumped parameter thermal model for electrical machines of TEFC design, Inst. Elect. Eng., 138 (1991), n. 5, 205-218
[8] Rostami N., Feyzi M.R., Pyrhonen J., Parviainen A., Niemela M, Lumped-parameter thermal model for axial flux permanent magnet machines, IEEE Transactions on Magnetics, 49 (2013), n. 3, 1178-1184
[9] Wallscheid O., Bocker J., Design and identification of a lumped-parameter thermal network for permanent magnet synchronous motors based on heat transfer theory and particle swarm optimisation, Proceedings of ECCE-Europe - 17th European Conference, Geneva Switzerland, (2015), 1-10
[10] Xu Z., Tighe C., Galea M., Hamiti T., Gerada C., Pickering S.J., Thermal design of a permanent magnetic motor for direct drive wheel actuator, Electrical Machines, Proceedings of ICEM 2014 International Conference on, Berlin Germany, 2186-2192
[11] Boglietti A., Cavagnino A., Lazzari M., Pastorelli M., A simplified thermal model for variable-speed self-cooled industrial induction motor, IEEE Transactions on Industry Applications, 39 (2003), n. 4, 945-952
[12] Staton D.A., So E., Determination of optimal thermal parameters for brushless permanent magnet motor design, Proceedings of 33rd IAS Annual Meeting Industry Applications Conference, (1998), 41-49
[13] Lundström H., Sandberg M., Mosfegh B., Temperature dependence of convective heat transfer from fine wires in air: A comprehensive experimental investigation with application to temperature compensation in hot-wire anemometry, Experimental Thermal and Fluid Science, 32 (2007), n. 2, 649- 657
[14] Tewari S., Jaluria Y., Calibration of constant-temperature hotwire anemometers for very low velocities in air, Review of Scientific Instruments, (1990), n. 61, 3834-3845
[15] Anderson J., Computational fluid dynamics. The basics with applications, McGraw-Hill, New York (1995)
[16] Saqr K., Aly H., Wahid M., Sies M., Numerical simulation of confined vortex flow using a modified k-epsilon turbulence model, CFD Letters, 1 (2009), n. 2, 87-94
[17] Thynell S., Discrete-ordinates method in radiative heat transfer, International Journal of Engineering Science, (1998), n. 36, 1651-1675
[18] Cengel Y.A., Heat Transfer: A Practical Approach. 2nd ed., McGraw-Hill, New York (2002)
[19] Wrobel R., Mellor P., Holliday D., Thermal modelling of a segmented stator winding design, IEEE Transactions on Industry Applications, 47 (2011), n. 5, 2023-2030
[20] Wrobel R., Mellor P., A general cuboidal element for threedimensional thermal modelling, IEEE Transactions on Magnetics, 46 (2010), n. 8, 3197-3200

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 97014 "An experimental and numer..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2016-3 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2016-3

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma