Determining parameters of a two-axis permanent magnet synchronous motor dynamic model by finite element method

Abstract: The aim of this paper is the parameter determination of a two-axis permanent magnet synchronous motor dynamic model by using the finite element method. The magnetically nonlinear two-axis dynamic model of a permanent magnet synchronous motor is described by a set of equations written in the d-q reference frame, where the d-axis is aligned with the magnetic axis of the permanent magnets. The electrical subsystem is described by the voltage-balance equation, while the mechanical subsystem is described by the equation of rotor motion. In both equations the magnetic nonlinearity of the iron core is taken into account with the current- and position-dependant characteristics of flux linkages, which represent the parameters of magnetically nonlinear model. The whole procedure for determining flux linkage characteristics is described and the comparison of simulations and measurements is presented as well. The characteristics of flux linkages determined in this way contain the effects of saturation, cross-saturation and the effects of slotting.

---

Artykuł ma na celu parametryczne określenie dynamicznego dwuosiowego modelu silnika synchronicznego z magnesem trwałym przy użyciu metody elementów skończonych. Magnetycznie nieliniowy dwu-osiowy model opisany jest układem równań zapisanych we współrzędnych d-q. gdzie d jest współrzędną odpowiadającą osi namagnesowania magnesu trwałego. System elektryczny opisany jest przez równanie równowagi napięciowej, podczas gdy system mechaniczny opisany jest przez równanie ruchu wirnika. W obu równaniach wzięto pod uwagę magnetyczną nieliniowość rdzenia silnika łącznie z charakterystyką sprzężeń strumieni magnetycznych zależną od prądu i pozycji. Opisano procedurę wyznaczania sprzężeń oraz przeprowadzono porównanie z wynikami eksperymentu. Charakterystyka sprzężeń strumieni magnetycznych określona w pracy zawiera efekty nasycenia, nasycenia przekrojowego oraz efekty użłobkowania.