土耳其伊斯坦布爾技術大學T. Gundogdu等：端環配置在影響IE4感應電動機性能中的作用

Role of End-Ring Configuration in Shaping IE4 Induction Motor Performance

Tayfun Gundogdu1,2; Sinan Suli2

1. Istanbul Technical University, Maslak/İstanbul, Türkiye

2. GAMAK Electric Motors, Ümraniye/İstanbul, Türkiye

T. Gundogdu and S. Suli, "Role of End-Ring Configuration in Shaping IE4 Induction Motor Performance," in CES Transactions on Electrical Machines and Systems, vol. 8, no. 3, pp. 245-254, September 2024, doi: 10.30941/CESTEMS.2024.00014.

摘 要

直接饋電異步電動機的性能特性，特別是起動性能，主要受轉子設計的影響，是終端用戶必須考慮的問題。如何以最小的修改和費用來提高現有大批量生產的電動機的起動性能是電機制造商面臨的一個相當具有挑戰性的問題。本文提出了一種簡單、經濟的方法來改善商用鼠籠式異步電動機(SCIM)的起動性能。研究了端環幾何參數對起動（堵轉）轉矩、上拉和分斷轉矩、起動電流、轉子電氣參數、電流密度、功率損耗和效率等性能特性的影響。結果表明，在端環設計的其它參數中，端環厚度對端環的性能特性有顯著影響。確定了端環的最佳厚度，並與初始端環進行了性能比較。採用二維時步有限元法(FEM)進行了數值分析和參數分析。在一臺11千瓦SCIM樣機上進行了實驗測量，驗證了有限元計算的結果。

Abstract

The performance characteristics, particularly the starting performance of direct line-fed induction motors, which are mainly influenced by the design of the rotor, are crucial considerations for end-users. It is quite a challenging issue for motor manufacturers to enhance the starting performance of existing mass-produced motors with minimal modifications and expenses. In this paper, a simple and cost-effective method to improve the starting performance of a commercial squirrel-cage induction motor (SCIM) is proposed. The influence of geometric parameters of the end-ring on the performance characteristics, including starting (locked rotor) torque, pull-up and break down torque, starting current, rotor electric parameters, current density, power losses, and efficiency have been comprehensively investigated. It has been revealed that among the other end-ring design parameters, the ring thickness has a significant effect on the performance characteristics. An optimal end-ring thickness is determined, and its performance characteristics have been compared to those of its initial counterpart. Numeric and parametric analyses have been conducted using a 2D time-stepping finite element method (FEM). The FEM results were validated using experimental measurements obtained from an 11 kW SCIM prototype.

作者信息

T. Gundogdu (M’18-SM’23)，2009年在土耳其安卡拉的加茲大學(Gazi University)獲得電氣教育學士學位，2012年在土耳其伊斯坦布爾技術大學(Istanbul Technical University)獲得電氣工程碩士學位。2018年在英國謝菲爾德大學(University of Sheffield)獲得電子和電氣工程博士學位。博士期間研究方向是用於電動汽車的先進非重疊繞組感應電機，並與Valeo Powertrain Systems合作。 從2010年到2014年，他在國際電聯擔任研究助理。2017年至2018年，他擔任謝菲爾德大學EMD Group與IMRA Europe SAS合作研究中心的副研究員。2018年至2022年在土耳其哈卡里大學(Hakkari University)電氣與電子工程系擔任助理教授，同時於2020年至2022年在Akim Metal研發中心擔任學術和研發顧問。從2022年到2023年，擔任GAMAK Electric Motors的研發設計經理。自2023年以來，一直擔任國際電聯能源研究所的助理教授。 目前的研究興趣圍繞創新電機和磁傳感器的設計、分析、優化和控制。包括單相和多相感應，同步，永磁無刷，磁阻，雙勵磁和混合勵磁，遊標永磁電機，以及解析器。研究工作涵蓋了從電動汽車和可再生能源到國防工業的應用。

S. Suli，2018年獲得土耳其伊爾第茲技術大學(Yıldız Technical University)電子工程教育學士學位，2022年獲得伊爾第茲技術大學電子工程碩士學位。自2022年起，一直在伊爾第茲技術大學攻讀電氣工程博士學位。從2021年開始在GAMAK Electric Motors的研發部門擔任電磁設計研究員。目前的研究方向包括感應和同步磁阻電機的設計和分析。

《中國電工技術學會電機與系統學報（英文）》(CES TEMS)是中國電工技術學會和中國科學院電工研究所共同主辦、IEEE PELS學會技術支持的英文學術期刊。期刊發表國內外有關高性能電機系統、電機驅動、電力電子、可再生能源系統、電氣化交通等研發及應用領域中原創、前沿學術論文。中國工程院院士馬偉明擔任主編，IEEE的執委Don Tan博士爲國際主編。目前已被ESCI、EI、Scopus、 Inspec、Google scholar、IEEE Xplore、中國科學引文數據庫(CSCD) 核心版、DOAJ、CSTPCD、知網、萬方、維普等數據庫收錄。

中國電工技術學會

新媒體平臺

學會官方微信

電工技術學報

CES電氣

學會官方B站

CES TEMS

今日頭條號

學會科普微信

抖音號