Torque Ripples Reduction and Performance Analysis of Electrically Excited Flux Switching Motor

Abstract

Torque ripples cause acoustic noise, fluctuation in speed, vibration, and reduce the lifetime of the motor. The double salient structure of Flux Switching Motor (FSM) has a high air-gap permeance variation that produces high torque ripples. This paper presents an analytical model to reduce air-gap permeance variation and torque ripples of the proposed octane modular stator 8slots-6poles single-phase Electrically Excited (EE) FSM. Furthermore, the rotor pole shaping technique is used to minimize the airgap permeance variation and therefore torque ripples of the proposed design are reduced. The electromagnetic performance of EEFSM is analyzed via the Finite Element Analysis (FEA) method. For the proposed design magnetic flux harmonics are reduced by 71% and back-EMF harmonics are suppressed by 48.5%. Torque ripples of the proposed EEFSM are reduced by 20%, cogging torque diminished is by 42.7% and average torque is enhanced by 5.8%. Finally, the prototype is fabricated and tested experimentally. Calculated values and experimental results are in good agreement and the difference is 3.5%-5%.INDEX TERMS Torque ripples reduction, flux switching motor, single phase, electrically excited, analytical model, electromagnetic performance.

Sürekli mıknatıslı akı anahtarlamalı motorda mıknatıs, stator ve rotor geometrilerinin tork ve tork dalgalanmasına etkisinin incelenmesi

“…SMAAM'lerin sahip olduğu çift çıkıntılı yapı ve beraberinde meydana gelen akı saçılmaları nedeniyle ortaya çıkan tork dalgalanması önemli bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır [7]. Tork dalgalanması akustik gürültüye, hızda dalgalanmaya, titreşime neden olmakta ve motor ömrünü kısaltmaktadır [8]. Dolayısıyla düşük bir tork dalgalanması beraberinde yüksek tork elde edilmesi literatürde yapılmakta olan çalışmaların temelini teşkil etmektedir.…”

“…Dolayısıyla düşük bir tork dalgalanması beraberinde yüksek tork elde edilmesi literatürde yapılmakta olan çalışmaların temelini teşkil etmektedir. Literatürde motor tasarımı ve kontrol yöntemleri göz önünde bulundurularak tork dalgalanmasının azaltılabilmesi için yapılmış çok sayıda çalışma bulunmaktadır [8][9][10]. Sürekli mıknatıs (SM) geometrisinin tasarımsal optimizasyonu, geleneksel SM motorlarının tork karakteristiklerinin iyileştirilebilmesi için tercih edilen tipik bir yöntemdir [11].…”

Design and comparative analysis of dual rotor wound field excited flux switching generator for household DC microgrid system with rooftop wind turbine

“…Later, in 1997, an improved three-phase design is presented in [4]. Up to date, many other studies have been presented for power density improvement, more controllability, and torque ripples reduction [5][6][7][8]. Additionally, in terms of rotor structure, the FSMs can have inner rotor [9], or outer rotor [10].…”