КОМПЛЕКСНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ПАРАМЕТРІВ МАГНІТНОЇ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ І ЗОВНІШНІМ РОТОРОМ
The paper presents the results of modeling of electromagnetic and thermal processes in four variants of brushless synchronous electric motors with permanent magnets and an external rotor, intended for electric drives of multirotor unmanned aerial vehicles (UAVs). The A40 type electric motor was sele...
Gespeichert in:
| Datum: | 2026 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Veröffentlicht: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2026
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1835 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Technical Electrodynamics |
Institution
Technical Electrodynamics| _version_ | 1869562892306612224 |
|---|---|
| author | Гребєніков, В.В. Мазуренко, Л.І. Джура, О.В. |
| author_facet | Гребєніков, В.В. Мазуренко, Л.І. Джура, О.В. |
| author_institution_txt_mv | [] |
| author_sort | Гребєніков, В.В. |
| baseUrl_str | https://techned.org.ua/index.php/techned/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-01T09:00:21Z |
| description | The paper presents the results of modeling of electromagnetic and thermal processes in four variants of brushless synchronous electric motors with permanent magnets and an external rotor, intended for electric drives of multirotor unmanned aerial vehicles (UAVs). The A40 type electric motor was selected as the base model, for which a comparison between calculated and experimental characteristics was performed, confirming the adequacy of the applied numerical model. Based on the basic design, three upgraded variants with an increased outer rotor diameter and increased stator slot depth were investigated. A comparative analysis of the output power, efficiency, current loading, losses, and thermal state of the motors was carried out, taking into account the averaged UAV flight cycle. It is shown that increasing the geometric dimensions of the magnetic system and the slot area makes it possible to increase the motor output power by 2.5-3 times while maintaining high efficiency. It was established that according to the set of considered criteria, Motor 3 is the optimal variant providing a maximum efficiency of 92.05% at an output power of 8.95 kW. The magnetic field analysis showed that no saturation of the stator magnetic system occurs in this variant, while the maximum magnetic flux density in the stator teeth does not exceed 1.7 T. Thermal calculationperformed for the specified flight cycle showed that the temperatures of the windings and permanent magnets do not exceed the permissible limits. The obtained results can be used in the design of highly efficient electric motors for multirotor unmanned aerial vehicles. The characteristics of the investigated electric motors were calculated using the Simcenter Magnet and Simcenter MotorSolve software packages. References 11, figures 6, tables 4. |
| first_indexed | 2026-07-02T01:01:53Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | techned_org_ua-article-1835 |
| institution | Technical Electrodynamics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| last_indexed | 2026-07-02T01:01:53Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | |
| spelling | techned_org_ua-article-18352026-07-01T09:00:21Z COMPLEX RESEARCH AND OPTIMIZATION OF THE PARAMETERS OF THE MAGNETIC SYSTEM OF ELECTRIC MOTORS WITH PERMANENT MAGNETS AND AN EXTERNAL ROTOR КОМПЛЕКСНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ПАРАМЕТРІВ МАГНІТНОЇ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ І ЗОВНІШНІМ РОТОРОМ Гребєніков, В.В. Мазуренко, Л.І. Джура, О.В. unmanned aerial vehicle permanent magnet electric motor external rotor numerical simulation thermal calculation безпілотний літальний апарат електродвигун із постійними магнітами зовнішній ротор чисельне моделювання тепловий розрахунок The paper presents the results of modeling of electromagnetic and thermal processes in four variants of brushless synchronous electric motors with permanent magnets and an external rotor, intended for electric drives of multirotor unmanned aerial vehicles (UAVs). The A40 type electric motor was selected as the base model, for which a comparison between calculated and experimental characteristics was performed, confirming the adequacy of the applied numerical model. Based on the basic design, three upgraded variants with an increased outer rotor diameter and increased stator slot depth were investigated. A comparative analysis of the output power, efficiency, current loading, losses, and thermal state of the motors was carried out, taking into account the averaged UAV flight cycle. It is shown that increasing the geometric dimensions of the magnetic system and the slot area makes it possible to increase the motor output power by 2.5-3 times while maintaining high efficiency. It was established that according to the set of considered criteria, Motor 3 is the optimal variant providing a maximum efficiency of 92.05% at an output power of 8.95 kW. The magnetic field analysis showed that no saturation of the stator magnetic system occurs in this variant, while the maximum magnetic flux density in the stator teeth does not exceed 1.7 T. Thermal calculationperformed for the specified flight cycle showed that the temperatures of the windings and permanent magnets do not exceed the permissible limits. The obtained results can be used in the design of highly efficient electric motors for multirotor unmanned aerial vehicles. The characteristics of the investigated electric motors were calculated using the Simcenter Magnet and Simcenter MotorSolve software packages. References 11, figures 6, tables 4. Представлено результати моделювання електромагнітних та теплових процесів чотирьох варіантів безколекторних синхронних електродвигунів із постійними магнітами та зовнішнім ротором, призначених для силових установок мультироторних безпілотних літальних апаратів (БПЛА). Як вихідну модель розглянуто електродвигун типу А40, для якого виконано зіставлення розрахункових та експериментальних характеристик, що підтвердило адекватність застосованої чисельної моделі. На основі базової конструкції досліджено три модернізовані варіанти зі збільшеним зовнішнім діаметром ротора і висотою пазів статора. Виконано порівняльний аналіз вихідної потужності, коефіцієнта корисної дії, струмового навантаження, втрат і температурного стану двигунів з урахуванням усередненого польотного циклу БПЛА. Показано, що збільшення геометричних розмірів магнітної системи та площі паза дає змогу підвищити вихідну потужність двигуна в 2,5-3 рази із збереженням високого ККД. Встановлено, що за сукупністю розглянутих критеріїв оптимальним є варіант, який забезпечує максимальний ККД 92,05% за вихідної потужності 8,95 кВт. За результатами аналізу магнітного поля встановлено відсутність насичення магнітної системи статора в даному варіанті, при цьому максимальна індукція зубців статора не перевищує 1,7 Тл. Тепловий розрахунок для заданого польотного циклу показав, що температури обмоток і постійних магнітів не перевищують допустимих значень. Отримані результати можуть бути використані під час проєктування високоефективних електродвигунів для безпілотних літальних апаратів мультироторного типу. Характеристики електродвигунів, що розглянуті, розраховувалися в програмних пакетах Simcenter Magnet і Simcenter MotorSolve. Бібл. 11, рис. 6, табл. 4. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2026-07-01 Article Article https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1835 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 4 (2026): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 033 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 4 (2026): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 033 2218-1903 1607-7970 Авторське право (c) 2026 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | безпілотний літальний апарат електродвигун із постійними магнітами зовнішній ротор чисельне моделювання тепловий розрахунок Гребєніков, В.В. Мазуренко, Л.І. Джура, О.В. КОМПЛЕКСНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ПАРАМЕТРІВ МАГНІТНОЇ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ І ЗОВНІШНІМ РОТОРОМ |
| title | КОМПЛЕКСНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ПАРАМЕТРІВ МАГНІТНОЇ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ І ЗОВНІШНІМ РОТОРОМ |
| title_alt | COMPLEX RESEARCH AND OPTIMIZATION OF THE PARAMETERS OF THE MAGNETIC SYSTEM OF ELECTRIC MOTORS WITH PERMANENT MAGNETS AND AN EXTERNAL ROTOR |
| title_full | КОМПЛЕКСНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ПАРАМЕТРІВ МАГНІТНОЇ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ І ЗОВНІШНІМ РОТОРОМ |
| title_fullStr | КОМПЛЕКСНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ПАРАМЕТРІВ МАГНІТНОЇ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ І ЗОВНІШНІМ РОТОРОМ |
| title_full_unstemmed | КОМПЛЕКСНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ПАРАМЕТРІВ МАГНІТНОЇ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ І ЗОВНІШНІМ РОТОРОМ |
| title_short | КОМПЛЕКСНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ПАРАМЕТРІВ МАГНІТНОЇ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ І ЗОВНІШНІМ РОТОРОМ |
| title_sort | комплексне дослідження та оптимізація параметрів магнітної системи електродвигунів з постійними магнітами і зовнішнім ротором |
| topic | безпілотний літальний апарат електродвигун із постійними магнітами зовнішній ротор чисельне моделювання тепловий розрахунок |
| topic_facet | unmanned aerial vehicle permanent magnet electric motor external rotor numerical simulation thermal calculation безпілотний літальний апарат електродвигун із постійними магнітами зовнішній ротор чисельне моделювання тепловий розрахунок |
| url | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1835 |
| work_keys_str_mv | AT grebêníkovvv complexresearchandoptimizationoftheparametersofthemagneticsystemofelectricmotorswithpermanentmagnetsandanexternalrotor AT mazurenkolí complexresearchandoptimizationoftheparametersofthemagneticsystemofelectricmotorswithpermanentmagnetsandanexternalrotor AT džuraov complexresearchandoptimizationoftheparametersofthemagneticsystemofelectricmotorswithpermanentmagnetsandanexternalrotor AT grebêníkovvv kompleksnedoslídžennâtaoptimízacíâparametrívmagnítnoísistemielektrodvigunívzpostíjnimimagnítamiízovníšnímrotorom AT mazurenkolí kompleksnedoslídžennâtaoptimízacíâparametrívmagnítnoísistemielektrodvigunívzpostíjnimimagnítamiízovníšnímrotorom AT džuraov kompleksnedoslídžennâtaoptimízacíâparametrívmagnítnoísistemielektrodvigunívzpostíjnimimagnítamiízovníšnímrotorom |