Repository - Scientific Journals of the Maritime University of Szczecin - Mechatronic system with multi-layer disc...

Scien fic Journals

Zeszyty Naukowe

Mari me University of Szczecin

Akademia Morska w Szczecinie

2009, 19(91) pp. 39 46

2009, 19(91) s. 39 46

Mechatronic system with multi-layer disc electric motor with

magnetic flux commutation

-

,

Akademia Morska w Szczecinie,

70-500 Szczecin, ul. Wa y Chrobrego 1 2

e-mail: germangalkin@gmail.com, J.Hrynkiewicz@am.szczecin.pl

: m , ,

: system mechatroniczny, silniki elektryczne wielotarczowe, komutacja magnetyczna Abstrakt

Opisano w nim cechy strukturalne silnika, dokonano analizy systemu mechatronicznego oraz przedstawiono wyniki symulacji.

Key words: mechatronic system, multi-layer disc electric motor, magnetic flux commutation Abstract

The paper deals with construction of multi-layer disc electric motor with magnetic flux commutation. The features of structure electric motor are shown, the analysis of mechatronic system is fulfilled, the simulation results are presented.

9,

-d, q,

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7],

8, 9, 10, 11,

12, 13

-Matlab-Simulink

. 1.

Rys. 1. Modu podstawowy Fig. 1. Elementary modul

-

--

1

2).

3

I

1

, I

2

-4)

-x

-f = pn/60 (

2.

13].

-. 2-.

Rys. 2. Budowa elektrycznego silnika wielotarczowego Fig. 2. Construction of multi-layer disc electric motor

-| |

1 ,1 ,1 ,1

),

| |

3 ,3 ,3 ,3

(

4 , 4 , 4 , 4

| |

).

|

2, 2

),

3 [13].

3.

-m x min

-m x

,

-m x

3. Rys. 3.

w elektrycznym silniku wielotarczowym

Fig. 3. Inductance, flux and EMF of multi-layer disc electric motor L 2 3 2 2 t 2 t E 2 3 2 2 t

x

d

/ x

q

-8, 10, 13]

= 3

-4

4

,

d

q.

d

.

(

. 2)

-4].

H m

_M

_M

t

J

t

i

R

u

t

i

R

u

d

d

d

d

d

d

1 1

(1)

-,

i

i

i

i

L

L

i

i

L

M

i

L

i

L

i

L

i

L

i

L

i

L

i

L

i

L

0 0 2 2 0 0 0 0

sin

cos

(2)

2

sin

2

2

cos

2

2

2

cos

2

2

q d q d q d q d q d

L

L

L

L

L

L

L

L

L

L

L

L

L

(3)

(1), (2), (3)

sin

d

d

2

sin

2

1

2

cos

d

d

2

cos

2

2

2

sin

0 1

t

i

L

L

i

L

L

t

i

L

L

L

L

i

L

L

i

R

u

q d q d q d q d q d

(4)

. 4.

Rys. 4. Elektromagnetyczny model silnika elektrycznego wielotarczowego

Fig. 4. Electromagnetic model of multi-layer disc electric motor d q 1 3 4 1 3 4 2

i

i

i

i

L

L

i

i

L

L

p

M

t

i

L

L

L

L

i

L

L

t

i

L

L

i

L

L

i

R

u

q d q d q d q d q d q d q d

sin

cos

2

cos

2

sin

2

cos

d

d

2

cos

2

2

2

sin

d

d

2

sin

2

1

2

cos

0 0 2 2 0 1

(4)

H m

_M

_M

t

J

d

d

(5)

-M

5.

5.

Rys. 5. Schemat systemu mechatronicznego Fig. 5. Block diagram of mechatronic system

-u -u

-U

-5].

R

1

= 2.0 O

L

d

= 8.5 10

3

L

q

= 4.5 10

3 0

= 0.15

A,

p =

R

1

= 0.9 O

L

d

= 4.8 10

3

L

q

= 2.2 10

3 0

= 0.08

A, p = 3.

J = 0.2 k

2

.

. 6. Rys. 6.

obrotowej silnika w systemie mechatronicznym

Fig. 6.

1.

7.

. 7. Rys. 7.

-nieniem funkcji czasu

8.

8.

Rys. 8. Schemat systemu nap dowego Fig. 8. Block diagram of drive system

9.

Rys. 9.

-niem funkcji czasu

Fig. 9. Transient process of torque drive system

9).

Simulink Response Optimization

10. Rys. 10.

1. LETELLIER P.: High Power Permanent Magnet Machines for Electric Propulsion Drives. ALL ELECTRIC SHIP CIVIL OR MILITARY (AES 2000), , 26 27

2000 .

2. EHRHART P., SOZZI L.: Developing Benefits for Maritime Applications. Session 5, Paper II, 29 30 sept. 1998. 3. ERICSEN T., HINGORANI N., KHERSONSKY Y.: Power

Ele-ctronics and Future Marine Electrical Systems. IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 42, No. 1, 2006, 155 163. 4. .: - -, 165 167. 5. : -6. .: -2005, 7. .: -- -1999, 640 c.

8. AFONIN A.: Trends in development of the unconventional electromechanical systems. In: Proc. 2nd Intern. Conf. on Vol. 1, Poland 1996, 25 36.

9. AFONIN A.: Multi-layer electromechanical energy converters. Electromotion, Nr 3, 1996, 111 115.

10. AFONIN A.: Multi-layer electromechanical systems of linear and rotational motion. In: Proc. 3rd Intern. Conf. on Unconventional and Electromech

Vol. 1, Ukraine 1997, 35 46.

11. AFONIN A., GREBENIKOV V.: Contactless electric motors of a new type trends of development. In: Proc. The In-tern. Conf. on Electrical Drives and Power Electronics

Vol. 1, Slovakia 1996, 260 265.

12. AFONIN A., CIERZNIEWSKI P.: Multi-layer moving-magnet linear motors. In: Proc. Intern. Symp. on Electrical

Ma-Vol. II, Turkey 1998, 1107 1113. 13. AFONIN A.,KRAMARZ W.,CIERZNIEWSKI P.:

Elektromecha-niczne przetworniki energii z Szczecin 2000, 230.

14. - .: MATLAB & SIMULINK

-- ,

15. - .:

Matlab-Simulink. 86.

Recenzent:

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny

w Szczecinie