مکانیک مواد پیشرفته و هوشمند
فصلنامه

مطالعه تحلیلی، عددی و تجربی پدیده مغناطیس زدایی در ماشین مغناطیس دایم راه انداز با خط

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

علی جباری 1
محسن سلطانی 2

1 Faculty Member

2 دانشجوی کارشناسی ارشد. دانشگاه اراک

https://doi.org/10.61186/masm.3.2.157
چکیده
امروزه موتورهای الکتریکی، نقش مهمی در تولید انرژی در جهان ایفا می‌کنند. به همین دلیل بهبود پارامترهای موتور الکتریکی به‌منظور بهبود عملکرد موتور از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از راه‌های بهبود عملکرد موتورهای الکتریکی استفاده از مغناطیس دائم در ساختار موتورهای القایی می‌باشد. این نوع موتورها به‌عنوان موتورهای لاین استارت شناخته می‌شوند. استفاده از مغناطیس دائم باعث حذف تلفات اهمی و به دنبال آن افزایش راندمان می‌شود. باتوجه‌به این که مغناطیس دائم مهم‌ترین نقش را در این موتورها دارد، کوچک‌ترین تغییری در خواص مغناطیسی آهنربای استفاده شده، باعث بروز اختلال در عملکرد ماشین خواهد شد. یکی از پدیده‌های مهمی که خواص آهنربای هسته را تغییر می‌دهد، پدیده مغناطیس زدایی است. با وجود این که این پدیده اثرات بسیار مخربی بر عملکرد موتور دارد، اما همچنان طراحی موتورهای الکتریکی بدون درنظرگرفتن این مسئله انجام می‌شود. در این مقاله یک موتور لاین استارت طراحی شده است. این موتور تحت شرایط مغناطیس زدایی شبیه‌سازی شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهند عملکرد و راندمان موتور در حالت مغناطیس زدایی کاهش قابل‌توجهی دارد. همچنین جریان در موتورهای مغناطیس زدایی شده افزایش‌یافته، باعث کاهش بیشتر خواص مغناطیسی آهنربا می‌شود. این اثر به‌صورت پیش‌رونده بارها تکرار شده تا زمانی که خاصیت مغناطیس دائم استفاده شده از بین برود. در نهایت یک مدل تحلیلی برای بررسی و طراحی موتورهای الکتریکی، با درنظرگرفتن اثرات مغناطیس زدایی ارائه شد. نتایج نشان داد استفاده از مدل تحلیلی طراحی موتور با درنظرگرفتن اثرات مغناطیس زدایی می‌تواند جایگزین مناسبی برای استفاده از روش‌های مرسوم در طراحی موتورهای الکتریکی باشد.

کلیدواژه‌ها

آهنربا دایم خط راه‌انداز
مغناطیس زدایی
موتور القایی
مغناطیس دایم

عنوان مقاله English

An Analytical, Numerical and Experimental Study on Demagnetization Phenomena in Permanent Magnet Line-Start Machine

نویسندگان English

Ali Jabbari 1
Mohsen Soltani 2
1 Arak University
2 Msc Student, Arak University
چکیده English

It is very important to improve the parameters of the electric motor in order to improve its performance. One of the ways to improve the performance of electric motors is to use permanent magnets in the structure of induction motors. These types of motors are known as line start motors. The use of permanent magnets eliminates ohmic losses and increases efficiency. Due to the fact that permanent magnetism plays the most important role in these motors, the smallest change in the magnetic properties of the used magnet will cause malfunction of the machine. One of the important phenomena that changes the properties of the core magnet is the phenomenon of demagnetization. Although this phenomenon has very destructive effects on engine performance, the design of electric motors is still done without considering this issue. In this article, a line start motor is designed. The numerical simulation results show that the performance and efficiency of the motor in the demagnetization mode are significantly reduced. Also, the increased current in demagnetized motors causes a further decrease in the magnet's magnetic properties. This effect is progressively repeated many times until the property of the applied permanent magnet is lost. Finally, an analytical model was presented for examining and designing electric motors, considering the effects of demagnetization. The results showed that the use of the analytical model of motor design considering the effects of demagnetization can be a suitable alternative to the use of conventional methods in the design of electric motors.

کلیدواژه‌ها English

Line start Motor
Demagnetization
Permanent Magnet Machine
[1] McFarland JD, Jahns TM. Investigation of the rotor demagnetization characteristics of interior PM synchronous machines during fault conditions. IEEE Transactions on Industry Applications. 2013;50:2768-75.
[2] Barcaro M, Bianchi N, Magnussen F. Faulty operations of a PM fractional-slot machine with a dual three-phase winding. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2010;58:3825-32.
[3] Morimoto S, Takeda Y, Hirasa T, Taniguchi K. Expansion of operating limits for permanent magnet motor by current vector control considering inverter capacity. IEEE Transactions on Industry Applications. 1990;26:866-71.
[4] Mahmouditabar F, Vahedi A. RESEARCH PAPER Irreversible Demagnetization analysis of the Line Start Permanent Magnet Motor Using Time Stepping Finite Element Method.
[5] Tavakoli G, Jabbari A, Sheykholeslami MR. A semi-analytical, numerical and experimental study on performance characteristics of a novel hybrid-rotor CVT magnetic gearbox. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. 2023;237:1994-2005.
[6] Jabbari A. The Effect of Dummy Slots on Machine Performance in Brushless Permanent Magnet Machines: An Analytical, Numerical, and Experimental Study. Iranian Journal of Electrical & Electronic Engineering. 2022;18.
[7] Jabbari A. Semi-Analytical Modeling of Electromagnetic Performances in Magnet Segmented Spoke-Type Permanent Magnet Machine Considering Infinite and Finite Soft-Magnetic Material Permeability. Iranian Journal of Electrical & Electronic Engineering. 2021;17.
[8] Jabbari A, Dubas F. The Effect of Magnet Width and Iron Core Relative Permeability on Iron Pole Radii Ratio in Spoke-Type Permanent-Magnet Machine: An Analytical, Numerical and Experimental Study. Iranian Journal of Electrical and Electronic Engineering. 2021;17:1802.
[9] Jabbari A, Dubas F. An improved model for performances calculation in spoke-type permanent-magnet machines considering magnetization orientation and finite soft-magnetic material permeability. COMPEL-The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering. 2020;39:1299-314.
[10] Jabbari A, Taheri H, Ghadimi AA. An analytical, numerical and experimental study on performance characteristics in a novel Vernier permanent magnet machine. Electrical Engineering. 2020;102:2369-79.
[11] Jabbari A, Dubas F. A New Subdomain Method for Performances Computation in Interior Permanent-Magnet (IPM) Machines. Iranian Journal of Electrical & Electronic Engineering. 2020;16.
[12] Jabbari A, Dubas F. Analytical Modelling of Magnetic Field Distribution in Spoke Type Permanent Magnet Machines. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers. 2020;17:141-51.
[13] Jabbari A. Analytical modeling of magnetic field distribution in multiphase H-type stator core permanent magnet flux switching machines. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Electrical Engineering.2019;43:389-401.
[14] Jabbari A. An analytical study on iron pole shape optimization in high-speed interior permanent magnet machines. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Electrical Engineering. 2020;44:169-74.
[15] Jabbari A. An analytical expression for magnet shape optimization in surface-mounted permanent magnet machines. Mathematical and Computational Applications. 2018;23:57.
[16] Jabbari A. Analytical modeling of magnetic field distribution in inner rotor brushless magnet segmented surface inset permanent magnet machines. Iranian Journal of Electrical and Electronic Engineering. 2018;14:259-69.
[17] Jabbari A. Exact analytical modeling of magnetic vector potential in surface inset permanent magnet DC machines considering magnet segmentation. Journal of Electrical Engineering. 2018;69:39-45.
[18] Jabbari A. 2D analytical modeling of magnetic vector potential in surface mounted and surface inset permanent magnet machines. Iranian Journal of Electrical and Electronic Engineering. 2017;13:362-73.
مکانیک مواد پیشرفته و هوشمند
دوره 3، شماره 2
تابستان 1402
صفحه 157-173

  • تاریخ دریافت 25 مرداد 1402
  • تاریخ بازنگری 15 شهریور 1402
  • تاریخ پذیرش 30 شهریور 1402

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

تماس با ما