permanent magnet axial flux (PMAF) high-speed generator with a small gas turbine, steam engine offers advantages over the radial flux permanent magnet generators. Higher power densities can be achieved with the axial flux configuration when compared to their counter parts of the radial flux machines of similar output power. The attributes of the PMAF machines were certainly appealing; lightweight, small size, high efficiency The generator's principal dimensions were determined from a theoretical model which was derived from the machine's main design parameters. This theoretical model was then correlated by some empirical coefficients determined through the manipulation of the experimentally validated finite element (FE) results. The analytical results have shown that with the appropriate design considerations, PMAF high-speed generators can be designed with high power densities in the range of 6-8 kW/kg and high efficiencies ideally in the range of 94 - 96 %. The mechanical integrity and the steady state electrical performance of the machine were analyzed using three-dimensional (3D) FE models using ANSYS program. in this work, the design approach for PMAF high-speed generator in a specific way by considering all mechanical and magnetically aspects. by detecting specific materials used in this work, the process used as follows, the first is the theoretical definition and comparison with other machines in the same field, the second step is a theoretical calculation as results, the third step used mechanical design and 3D, and 2D drawing by using Solidworks, the final step inserts this mechanical design in the Ansys program and the main important test for the main part rotor disc and stator part.

Il generatore a magneti permanenti a flusso assiale (PMAF) ad alta velocità con una piccola turbina a gas o un motore a vapore offre vantaggi rispetto ai generatori a magneti permanenti a flusso radiale. Con la configurazione a flusso assiale si possono ottenere densità di potenza più elevate rispetto alle macchine a flusso radiale di pari potenza. Le caratteristiche delle macchine PMAF erano certamente interessanti: leggerezza, dimensioni ridotte, alta efficienza Le dimensioni principali del generatore sono state determinate da un modello teorico derivato dai principali parametri di progettazione della macchina. Questo modello teorico è stato poi correlato da alcuni coefficienti empirici determinati attraverso la manipolazione dei risultati agli elementi finiti (FE) convalidati sperimentalmente. I risultati analitici hanno dimostrato che, con le opportune considerazioni progettuali, i generatori ad alta velocità PMAF possono essere progettati con densità di potenza elevate, nell'ordine di 6-8 kW/kg, e con rendimenti elevati, idealmente nell'ordine del 94-96%. L'integrità meccanica e le prestazioni elettriche allo stato stazionario della macchina sono state analizzate utilizzando modelli FE tridimensionali (3D) con il programma ANSYS. In questo lavoro, l'approccio progettuale per il generatore ad alta velocità PMAF in modo specifico considerando tutti gli aspetti meccanici e magnetici. individuando i materiali specifici utilizzati in questo lavoro, il processo utilizzato è il seguente, il primo è la definizione teorica e il confronto con altre macchine nello stesso campo, il secondo passo è un calcolo teorico come risultati, il terzo passo ha utilizzato la progettazione meccanica e 3D, e il disegno 2D utilizzando Solidworks, il passo finale inserisce questo disegno meccanico nel programma Ansys e il test principale importante per la parte principale disco del rotore e statore parte.

Design of a permanent magnet axial flux generator

HAMO, QUSAI MASOUD SUBHI
2021/2022

Abstract

permanent magnet axial flux (PMAF) high-speed generator with a small gas turbine, steam engine offers advantages over the radial flux permanent magnet generators. Higher power densities can be achieved with the axial flux configuration when compared to their counter parts of the radial flux machines of similar output power. The attributes of the PMAF machines were certainly appealing; lightweight, small size, high efficiency The generator's principal dimensions were determined from a theoretical model which was derived from the machine's main design parameters. This theoretical model was then correlated by some empirical coefficients determined through the manipulation of the experimentally validated finite element (FE) results. The analytical results have shown that with the appropriate design considerations, PMAF high-speed generators can be designed with high power densities in the range of 6-8 kW/kg and high efficiencies ideally in the range of 94 - 96 %. The mechanical integrity and the steady state electrical performance of the machine were analyzed using three-dimensional (3D) FE models using ANSYS program. in this work, the design approach for PMAF high-speed generator in a specific way by considering all mechanical and magnetically aspects. by detecting specific materials used in this work, the process used as follows, the first is the theoretical definition and comparison with other machines in the same field, the second step is a theoretical calculation as results, the third step used mechanical design and 3D, and 2D drawing by using Solidworks, the final step inserts this mechanical design in the Ansys program and the main important test for the main part rotor disc and stator part.
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
20-dic-2022
2021/2022
Il generatore a magneti permanenti a flusso assiale (PMAF) ad alta velocità con una piccola turbina a gas o un motore a vapore offre vantaggi rispetto ai generatori a magneti permanenti a flusso radiale. Con la configurazione a flusso assiale si possono ottenere densità di potenza più elevate rispetto alle macchine a flusso radiale di pari potenza. Le caratteristiche delle macchine PMAF erano certamente interessanti: leggerezza, dimensioni ridotte, alta efficienza Le dimensioni principali del generatore sono state determinate da un modello teorico derivato dai principali parametri di progettazione della macchina. Questo modello teorico è stato poi correlato da alcuni coefficienti empirici determinati attraverso la manipolazione dei risultati agli elementi finiti (FE) convalidati sperimentalmente. I risultati analitici hanno dimostrato che, con le opportune considerazioni progettuali, i generatori ad alta velocità PMAF possono essere progettati con densità di potenza elevate, nell'ordine di 6-8 kW/kg, e con rendimenti elevati, idealmente nell'ordine del 94-96%. L'integrità meccanica e le prestazioni elettriche allo stato stazionario della macchina sono state analizzate utilizzando modelli FE tridimensionali (3D) con il programma ANSYS. In questo lavoro, l'approccio progettuale per il generatore ad alta velocità PMAF in modo specifico considerando tutti gli aspetti meccanici e magnetici. individuando i materiali specifici utilizzati in questo lavoro, il processo utilizzato è il seguente, il primo è la definizione teorica e il confronto con altre macchine nello stesso campo, il secondo passo è un calcolo teorico come risultati, il terzo passo ha utilizzato la progettazione meccanica e 3D, e il disegno 2D utilizzando Solidworks, il passo finale inserisce questo disegno meccanico nel programma Ansys e il test principale importante per la parte principale disco del rotore e statore parte.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/196294