Науковий вісник НГУ

Аналіз позиціонування постійних магнітів для підвищення ефективності й запобігання розмагнічуванню синхронних двигунів

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №3 2026

Останнє оновлення: 26 червня 2026

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1480

Authors:

Ле Ань Туан, orcid.org/0009-0001-8695-7457, Ханойський університет промисловості, Факультет електротехніки та електроніки, м. Ханой, Соціалістична Республіка В’єтнам

Тран Дуй Хань*, orcid.org/0009-0000-4365-8679, Університет Саодо, Факультет електротехніки, м. Хайфон, Соціалістична Республіка В’єтнам, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

До Нху И, orcid.org/0000-0001-6395-2875, Ханойський університет гірничої справи та геології, м. Ханой, Соціалістична Республіка В’єтнам

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2026, (3): 056 - 065

https://doi.org/10.33271/nvngu/2026-3/056

Abstract:

Мета. Провести аналіз позиціонування постійних магнітів (ПМ) для забезпечення робочих параметрів і запобігання незворотному розмагнічуванню (НР) під час запуску синхронних двигунів із постійними магнітами (ПСМ) з лінійним пуском.

Методика. Методи дослідження включають теоретичні методи аналізу явищ НР і робочих параметрів ПСМ із лінійним пуском. Потім результати перевіряються за допомогою методу скінченних елементів у програмі Ansys/Maxwell версії R2 2021.

Результати. Результати дослідження свідчать, що позиціонування ПМ у роторі впливає не тільки на робочі параметри ПСМ, але й на сприйнятливість ПМ до НР. Досліджена модель 15-кіловатного двополюсного ПСМ з лінійним пуском із симетричною тримагнітною структурою й відстанню між пазами ПМ L_p (відстань від центру осі до пазу ПМ), що варіюється від 29,5 до 33,5 мм. Результати показують, що чим менша відстань L_p, тим кращі пускові характеристики ПСМ, із найкращими показниками при L_p = 29,5 мм. І навпаки, зі збільшенням L_p покращуються характеристики струму та ККД. Для досягнення класу ефективності IE4, згідно зі стандартом IEC (³ 93,3 %) без перевищення 5 % НР постійних магнітів, необхідно, щоб 33,5 ³ L_p ³  31,5 мм. Найвищий ККД 94,2 % досягається за L_p = 33,5 мм.

Наукова новизна. Проведено аналіз відстані між пазами магніту L_p залежно від незворотного розмагнічування ПМ. Результати показують, що не тільки розмір ПМ, але й їхнє розташування впливає на параметри та чутливість до НР. На основі отриманих результатів рекомендується обирати L_p з обґрунтованим значенням, щоб не тільки уникнути незворотного розмагнічування, але й забезпечити відповідність робочих параметрів ПСМ із лінійним пуском початковим проєктним параметрам.

Практична значимість. Результати дослідження показують, що під час проєктування ПСМ із лінійним пуском необхідно враховувати не лише розмір постійних магнітів, але й відстань між пазами постійних магнітів L_p, щоб уникнути незворотного розмагнічування та забезпечити робочі параметри двигуна.

Ключові слова: постійний магніт, незворотне розмагнічування, синхронний двигун, електродвигун, позиціонування магнітів

References.

1. Zhang, J. (2024). Energy access challenge and the role of fossil fuels in meeting electricity demand: Promoting renewable energy capacity for sustainable development. Geoscience Frontiers, 15(5), 101873. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2024.101873

2. Saidur, R. (2010). A review on electrical motors energy use and energy savings. Renewable and sustainable energy reviews, 14(3), 877-898. https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.10.018

3. Trianni, A., Cagno, E., & Accordini, D. (2019). Energy efficiency measures in electric motors systems: A novel classification highlighting specific implications in their adoption. Applied Energy, 252, 113481. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.113481

4. Ugale, R. T., Singh, G., Baka, S., & Chaudhari, B. N. (2009). Effective energy conservation for the agricultural sector using line start permanent magnet synchronous motors. TENCON 2009-2009 IEEE Region 10 Conference, 1-5. https://doi.org/10.1109/TENCON.2009.5395904

5. Duc, H. B., Dinh, B. M., & Vuong, D. Q. (2022). Analytical and FEM methods for line start permanent magnet synchronous motor of 2.2 kW. Journal Européen des Systèmes Automatisés, 55(6), 715. https://doi.org/10.18280/jesa.550603

6. Le Anh, T., Trong, C. T., Duc, C. Q., & Do Nhu, Y. (2024). Applying FEA for Designing a High Efficiency 2.2 kW, 2p = 4 Line Start Permanent Magnet Synchronous Motor. International Conference on Engineering Research and Applications, 135-141. https://doi.org/10.1007/978-3-032-03856-2_15

7. Janjamraj, N., & Thongchai, P. (2020). Development of Energy Efficiency Standard and Regulation for Electric Motors in Thailand. 17 ^th International Conference on Electrical Engineering/Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology (ECTI-CON), 255-258. https://doi.org/10.1109/ECTI-CON49241.2020.9158119

8. Pechlivanidou, M. S., & Kladas, A. G. (2019). Comparison of alternate LSPMSM topologies considering both transient and steady-state operating characteristics. IEEE Workshop on Electrical Machines Design, Control and Diagnosis (WEMDCD), 1, 40-45. https://doi.org/10.1109/WEMDCD.2019.8887806

9. Behbahanifard, H., & Sadoughi, A. (2016). Cogging torque reduction in line start permanent magnet synchronous motor. Journal of Electrical Engineering & Technology, 11(4), 878-888. https://doi.org/10.5370/JEET.2016.11.4.878

10.      Do, N. Y., Le, T. A., & Ngo, X. C. (2022). Effect of Permanent Magnet Structure on The Performance of LSPMSM with a Power of 22 kW and 3000 rpm. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1111(1), 012047. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1111/1/012047

11.      Akçomak, M., & Partal, S. Z. (2024). Design of a 2.2 kW 4-Pole IE5 Efficiency Class Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor. 6 ^th Global Power, Energy and Communication Conference (GPECOM), 190-198. https://doi.org/10.1109/GPECOM61896.2024.10582573

12.      Ugale, R. T., & Chaudhari, B. N. (2013). A new rotor structure for line start permanent magnet synchronous motor. International Electric Machines & Drives Conference, 1436-1442. https://doi.org/10.1109/IEMDC.2013.6556326

13.      Lembhe, A., Sarode, S., & Lenin, N. C. (2023). Design and analysis of LSPMSM and effect of stator slots on efficiency. Second international virtual conference on intelligent robotics, mechatronics and automation systems (IRMAS2022), 2788(1), 120001. https://doi.org/10.1063/5.0148911

14.      Qiu, H., Zhang, Y., Hu, K., Yang, C., & Yi, R. (2019). The influence of stator winding turns on the steady-state performances of line-start permanent magnet synchronous motors. Energies, 12(12), 2363. https://doi.org/10.3390/en12122363

15.      Palangar, M. F., Mahmoudi, A., Soong, W. L., & Kahourzade, S. (2020). Design optimisation of an 8-pole line-start permanent-magnet synchronous motor. 2 ^nd International conference on Electrical, Control and Instrumentation Engineering (ICECIE), 1-6. https://doi.org/10.1109/ICECIE50279.2020.9309557

16.      Jędryczka, C., Knypiński, Ł., Demenko, A., & Sykulski, J. K. (2018). Methodology for cage shape optimization of a permanent magnet synchronous motor under line start conditions. IEEE Transactions on Magnetics, 54(3), 1-4. https://doi.org/10.1109/TMAG.2017.2764680

17.      Xie, Q., Li, S., Zhao, Z., Ren, B., Song, K., Zhong, Y., & Lei, X. (2025). Multi-objective Optimization of RSM Model Considering the LSPMSM’s Transient and Steady-state Performances Coordination. Engineering Research Express. https://doi.org/10.1088/2631-8695/ade1a7

18.      Pecho, J., & Hofmann, W. (2019). Analysis of the effects of parameter variations on the start-up characteristics of LSPMSM. 21 ^st European Conference on Power Electronics and Applications (EPE’19 ECCE Europe), P-1. https://doi.org/10.23919/EPE.2019.8914800

19.      Zhao, W., Tian, M., Wang, X., & Sun, Y. (2020). Analysis of the synchronization process and the synchronization capability for a novel 6/8-pole changing LSPMSM. IEEE Transactions on Magnetics, 56(2), 1-6. https://doi.org/10.1109/TMAG.2019.2953286

20.      Szelag, W., Jedryczka, C., & Baranski, M. (2024). A New Method of Reducing the Inrush Current and Improving the Starting Performance of a Line-Start Permanent-Magnet Synchronous Motor. Energies, 17(5), 1040. https://doi.org/10.3390/en17051040

21.      McElveen, R. F., Budzynski, R., Jarvinen, J., & Martin, W. E. (2022). Solving the synchronization problem of line start permanent magnet motors. IEEE IAS Petroleum and Chemical Industry Technical Conference (PCIC), 59-68. https://doi.org/10.1109/PCIC42668.2022.10181289

22.      Thuy, T. B., Cuong, N. X., & Do Nhu, Y. (2023). Effect of permanent magnet structure on working characteristics of lspmsm 3000 rpm. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1275(1), 012049. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1275/1/012049

23.      Tang, X., & Wang, X. (2014). Research of the demagnetization mechanism of line-start permanent magnet synchronous motor under operating condition of sudden reversal. 17 ^th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), 1981-1984. https://doi.org/10.1109/ICEMS.2014.7013826

24.      Le Anh, T., Bien, T. T., Xuan, C. N., Do Anh, T., & Do Nhu, Y. (2024). Analysis of permanent magnet demagnetization during the starting process of a line-start permanent magnet synchronous motor. Engineering, Technology & Applied Science Research, 14(6), 17900-17905. https://doi.org/10.48084/etasr.8576

25.      Yu, P., Zhu, C., Shen, Y., & Zhang, G. (2018). Demagnetization analysis of line-start permanent magnet synchronous motors during its starting process. 2018 3 ^rd International Conference on Electrical, Automation and Mechanical Engineering (EAME 2018), 54-57. https://doi.org/10.2991/eame-18.2018.11

26.      Zawilak, T., & Jędryczka, C. (2023). Risk of irreversible demagnetisation under transient states of the line start permanent magnet synchronous motor taking into account magnet temperature. Archives of Electrical Engineering, 1107-1119. https://doi.org/10.24425/aee.2023.147429

27.      Tang, X., Wang, X., Li, G., & Tian, M. (2016). Demagnetization study of line-start permanent magnet synchronous motor under out-of-step and supersynchronous faults. 2016 IEEE 11^th Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), 1496-1501. https://doi.org/10.1109/ICIEA.2016.7603822

28.      Li, D., Feng, G., Li, W., Zhang, B., Xu, Y., Chen, Y., & Wu, Q. (2023). Irreversible Demagnetization of a Large Capacity Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motors considering Influence of Permanent Magnet Temperature. International transactions on electrical energy systems, 2023(1), 6798493. https://doi.org/10.1155/2023/6798493

29.      Baranski, M., Szelag, W., & Jedryczka, C. (2017). Influence of temperature on partial demagnetization of the permanent magnets during starting process of line start permanent magnet synchronous motor. International Symposium on Electrical Machines (SME), 1-6. https://doi.org/10.1109/ISEM.2017.7993535

30.      Silveyra, J. M., Ferrara, E., Huber, D. L., & Monson, T. C. (2018). Soft magnetic materials for a sustainable and electrified world. Science, 362(6413), eaao0195. https://doi.org/10.1126/science.aao01

31.      Waheed, A., & Ro, J. (2020). Analytical modeling for optimal rotor shape to design highly efficient line-start permanent magnet synchronous motor. IEEE access, 8, 145672-145686. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3014718

32.      Le, A. T., Lan, N. T., Do, N. Y., & Bun, H. V. (2025). Studying the Effect of PM Thickness on the Back-EMF and Power Factor of LSPMSM. Journal Européen des Systèmes Automatisés, 58(3). https://doi.org/10.18280/jesa.580307

• < Попередня
• Наступна >