Identification of the technical potential of permanent magnet Flux-Switching-Machines compared to rotor-excited PM synchronous machines

与转子励磁永磁同步电机相比,确定永磁磁通开关电机的技术潜力

基本信息

项目摘要

In conventional permanent magnet synchronous machines, the magnets (e.g. neodymium-iron-boron-(NdFeB)-magnets) are on the rotating part (rotor), where only a limited cooling of the magnets is possible. Thus, typical continuous operating temperatures in the magnets are at 150 °C - 180 °C. So high continuous temperatures are only possible with NdFeB-magnets with additives (e.g. dysprosium) or samarium-cobalt (SmCo) must be used. SmCo-magnets have a lower remanence flux density and are more expensive than NdFeB-magnets, but also the dysprosium increases the cost of NdFeB-magnets significantly. Alternatively, the magnets of the machine can be mounted in the stationary part (stator). Due to this, the magnets are close to the stator cooling circuit and the temperature in the magnets can in general be kept below 100 °C. Therefore, cheap and highly remanent magnets with less or even without dysprosium can be used. The rotor of those machines is winding- and magnet-free and robust. In the stator, inexpensive tooth coils can be used, but the constructive fixation of the magnets must be designed rationally. Three different topologies with stator mounted magnets have gained increased attention in recent years: Doubly-Salient-Permanent-Magnet-(DSPM)-Machine, Flux-Reversal-Machine (FRM) and Flux-Switching-Permanent-Magnet-(FSPM)-Machine. Existing investigations suggest that the FSPM-Machine achieves the highest torque densities at the same thermal utilization. A goal of this project is the comparison of the three machines for a given performance requirement and to document quantitatively the expected advantages of the FSPM-Machine. Another aim of the project is to develop a methodological approach for the design of Flux-Switching-Machines in the power range up to 150 kW as high-torque drives for the lower and medium speed range up to 3000 /min. The electromagnetic, thermal, mechanical and constructive design criteria should be worked out in coordinated steps and validated by measurements using a prototype machine. A prototype of the Flux-Switching-Machine should be compared with a comparable, at the Institut für Elektrische Energiewandlung available, conventional PM synchronous machine with regard to the achievable electromagnetic utilization, efficiency, converter utilization and the performance in case of a failure (such as a short circuit).From that, general applicable design rules for Flux-Switching-Machines should be derived and the advantages and disadvantages of this type of machine should be emphasized compared to conventional machines.
在常规的永久磁铁同步机中,旋转部分(转子)上只有磁铁(例如,新近铁 - 孔 - 孔(NDFEB) - magnets),只有有限的磁铁冷却。这通常在磁铁中的连续工作温度为150°C -180°C。只有使用添加剂(例如疾病)或samarium-cobalt(SMCO)的NDFEB-MAGNET才能使用高连续温度。 Smco-Magnets具有较低的Remanence通量密度,并且比NDFEB-Magnets昂贵,但疾病障碍也大大提高了NDFEB-MAGNETS的成本。或者,机器的磁铁可以安装在固定部分(定子)中。因此,磁体靠近定子冷却电路,并且磁体中的温度通常可以保持在100°C以下。因此,可以使用廉价且高度浪漫的磁铁,甚至没有降低症状。这些机器的转子是无缠绕和磁性且健壮的。在定子中,可以使用廉价的牙齿线圈,但是磁铁的建设性固定必须是理性设计的。近年来,带有定子安装的磁体的三种不同拓扑已引起了人们的注意:双重降低 - 永久性磁铁 - (DSPM) - 机器,通量 - 逆转 - 机器(FRM)和通量转换 - 磁盘 - 过时的 - 永久性 - 磁性 - 磁性 - 磁铁 - 磁铁 - (FSPM) - machine-machine。现有的研究表明,在同一热利用率下,FSPM计算机达到了最高的扭矩密度。该项目的一个目标是将三台机器以给定性能要求进行比较,并定量地记录FSPM机器的预期优势。该项目的另一个目的是开发一种方法学方法,用于在功率范围内设计通量开关机器的方法,高达150 kW,作为高速驱动器的较低速度和中速范围,高达3000 /min。电子,热,机械和建设性设计标准应以协调的步骤制定,并通过使用原型机的测量进行验证。应将通量开关机器的原型与可比的fürElektrischeEnergiewandlung Instrable的可比性进行比较与传统机器相比,应强调这种类型的机器的优势和缺点。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Comparison of different synchronous machines with stator‐side permanent magnets for industrial drive application
  • DOI:
    10.1049/joe.2018.8117
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Marcel Lehr;A. Binder
  • 通讯作者:
    Marcel Lehr;A. Binder
Design and construction of a permanent magnet excited Flux-Switching-Machine
永磁励磁磁通切换电机的设计与构造
Design and measurements of a permanent magnet Flux-Switching-Machine for industrial applications
工业应用永磁磁通开关机的设计和测量
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr.-Ing. Andreas Binder其他文献

Professor Dr.-Ing. Andreas Binder的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr.-Ing. Andreas Binder', 18)}}的其他基金

Design and control of a bearingless permanent magnet synchronous machine with a combined double-three-phase winding for torque and lateral force generation and star point-connected axial active magnetic bearing
双三相组合绕组产生扭矩和侧向力、星点连接轴向主动磁轴承无轴承永磁同步电机的设计与控制
  • 批准号:
    437667923
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Model for determination of thermal loads of the lubricant due to the mechanical and electrical loading in roller bearings
用于确定由于滚子轴承中的机械和电气负载而产生的润滑剂热负载的模型
  • 批准号:
    407468812
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Control of a Conical Bearingless Permanent Magnet Synchronous Motor
锥形无轴承永磁同步电机的控制
  • 批准号:
    246828756
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Regelung von PM-Synchronmaschinen (PMSM) unter Einfluss magnetischer Sättigung
磁饱和影响下永磁同步电机 (PMSM) 的控制
  • 批准号:
    197432269
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Integrierter Elektroantrieb fiir ein modulares Pumpensystem
用于模块化泵系统的集成电力驱动
  • 批准号:
    42287656
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Vergleichende Untersuchung von Verlusten in umrichtergespeisten Maschinen durch höherfrequente Stromanteile in Zeitschrittverfahren
使用时间步进方法比较研究由高频电流分量引起的变流器供电机器的损耗
  • 批准号:
    5450041
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Units
Integrierter Elektroantrieb für ein modulares Pumpensystem
用于模块化泵系统的集成电力驱动
  • 批准号:
    5441738
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Lagerimpedanz und Lagerschädigung bei Stromdurchgang in umrichtergespreisten elektrischen Maschinen
电流通过转换器价格的电机时的轴承阻抗和轴承损坏
  • 批准号:
    5450039
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Units
Efficiency and utilization benefits of five-phase squirrel cage induction and permanent magnet synchronous machines with third harmonic voltage injection
带三次谐波电压注入的五相鼠笼感应和永磁同步电机的效率和利用效益
  • 批准号:
    512518457
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

空间邻近标记技术研究莱茵衣藻蛋白核小管与碳浓缩机制的潜在关系
  • 批准号:
    32300220
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于三维整体动物质谱成像技术的泰利霉素潜在肝毒性物质基础及机制的空间代谢组学研究
  • 批准号:
    82173910
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    53 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于活体注射13C标记底物的核磁共振技术研究FGF21对糖尿病大鼠认知功能障碍的潜在治疗作用及其机制
  • 批准号:
    21605115
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于糖识别作用的细胞因子生物锚定技术及其在骨修复中的潜在应用研究
  • 批准号:
    51573047
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    65.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Delineating the mechanisms by which tumor immunity multicellular networks shape T cell state
描述肿瘤免疫多细胞网络塑造 T 细胞状态的机制
  • 批准号:
    10662688
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Resources and workforce development for the New England Regional Biosafety Laboratory
新英格兰地区生物安全实验室的资源和劳动力发展
  • 批准号:
    10793931
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Defining the role of persistent DNA bridges in tumor-intrinsic immune activation in hereditary breast and ovarian cancer
确定持久性 DNA 桥在遗传性乳腺癌和卵巢癌肿瘤内在免疫激活中的作用
  • 批准号:
    10606942
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Fear learning-related reconfiguration of local and large-scale cortical networks
局部和大规模皮层网络的恐惧学习相关重构
  • 批准号:
    10722925
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
3D bioprinting of regenerative, corneal cell-laden inks to treat corneal blindness
3D 生物打印充满角膜细胞的再生墨水来治疗角膜失明
  • 批准号:
    10606474
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了