This master thesis deals with the estimation of magnet losses in a Permanent Magnet(PM) motor inserted in a nut-runner. This type of machine has interesting featuressuch as being slot-less and running at a very high speed (30000 rpm). An extensiveliterature review was performed in order to investigate the state of the art in estimationof the losses in magnets of a PM machine. Analytical models to calculate the no-loadback-emf and the magnetic ux density in the air-gap due to the currents in the statorare presented rst. Furthermore, several of the analytical models for calculating lossesin magnets described in the literature were tested and adapted to the case of a slotlessmachine with a parallel-magnetized ring. Then, a numerical estimation of thelosses with nite element method (FEM) 2D was carried out. In addition, a detailedinvestigation of the eect of simulation settings (e.g., mesh size, time-step, remanentmagnetic ux density in the magnet, superposition of the losses, etc.) was performed.Finally, calculation of losses with 3D FEM are also included in order to compare thecalculated losses with both analytical and FEM 2D results. The estimation of thelosses includes the variation of these with frequency for a range of frequencies between10 and 100 kHz. / Detta examensarbete handlar om uppskattningen av magnetforluster i en permanentmagnetmotor (PM) inford i en mutterdragare. Denna typ av maskin har intressantafunktioner, som att den ar slot-less och att den kors i en hog hastighet (30000rpm). En omfattande litteraturstudie utfordes for att kunna uppskatta forluster imagneterna pa basta satt. Forst presenteras analytiska modeller for att berakna denelektromotoriska kraften (EMK) och den magnetiska odestatheten i luftgapet somuppkommer pa grund av strommarna i statorn. Dessutom har era av de analytiskamodellerna for berakning av forlusterna som beskrivits i litteraturen testats och anpassatstill en slot-less maskin med en parallelmagnetiserad ring. En numerisk uppskattningav forlusterna har sedan utforts med hjalp av nita elementmetoden (FEM) 2D.Dartill har en detaljerad undersokning genomforts hur olika parameterinstallningarpaverka utfallet. De FEM parametrar som har undersokts har bland annat bestattav berakningsnatets storlek, tidssteg, remanens odestatheten i magneten och om superpositionav forlusterna galler. Till sist har berakningar for forluster med 3D FEMutforts och jamforts med resultaten for bade de analytiska och FEM 2D resultaten.Uppskattning av forluster innefattar variationen av dessa med ett frekvensomrade mellan10 och 100 kHz.

This master thesis focuses on the estimation of losses in windings of a high-speed PermanentMagnet (PM) motor. The PM motor studied in this thesis is applied to a nut-runner systemwith specic characteristics such as operating at a high speed (30000 rpm), relatively smallsize and being slot-less. Previously published analytical models for calculation the losses inwindings are discussed in the literature study along with related background theory. Finiteelement method (FEM) 2D is applied in the simulations using FLUX v12. Simulations beginwith several conductors and bundles. Meanwhile, the analytical estimation of those caseswas carried out. The comparisons between results from both sources are discussed. Beforefurther investigations, the way of connection of bundles and conductors and the applicationof symmetrical conditions for following simulations are discussed. Furthermore, the wholewindings with a iron ring and the rotor are simulated step by step in FLUX. Eect of ironmaterial, lamination thickness and base value are investigated. Finally, losses in windingswith various situations are calculated and compared at 10 kHz and 20 kHz. / Detta examensarbete behandlar uppskattning av forluster i lindningarna hos en permanentmagnet(PM) hoghastighets-motor. PM-motorn som studerats i denna avhandling tillhor ettmutterdragarsystem avsett for industriellt bruk. Utmarkande egenskaper for denna ar hoghastighet (30000 rpm), relativt liten storlek och avsaknad av statorspar. Tidigare publiceradeanalysmodeller for forlustberakningar i lindningar diskuteras i litteraturstudien tillsammansmed tillhorande bakgrundsteori. Finita Element Metoden (FEM) 2D anvands i simuleringarna.FEM-studierna har utforts i FLUX v12. Studierna utfors initialt pa era ledareoch buntar parallellt med analytiska uppskattningar for dessa. Resultaten fran bada kallornajamfors och diskuteras. Vidare diskuteras olika mojligheter till anslutning av era ledare ochledarvarv, samt tillampning av symmetriska villkor for vidare simuleringar. Lindningarnasimuleras darefter stegvis tillsammans med en jarnring och rotor. Paverkan av jarnmaterial,laminat-tjocklek och basvarde utreds. Slutligen utfors forlustjamforelser i lindningarna forolika kongurationer vid 10 kHz och 20 kHz. / Buntade, ledare, FEM 2D, forluster, PM motor, yteekt och narhetseekt, vridna, lindningarna

This Master Thesis deals with the study of analytical and finite-element (FE) models for calculation of losses in traction induction motors. Motors are fed through inverters for this type of application. Therefore, both fundamental and harmonic losses are considered. The study is done with one particular motor and one initial analytical model. In order to validate the model and improve it, a FE model is developed with the tool FLUX 2D. Several chosen operating points with different modulation patterns are simulated both with FE and analytical models and results are compared. Stator and rotor Joule losses are studied first. A model to calculate stator Joule losses at strand level is proposed as an improvement to the current analytical model. Then iron losses, both in stator and rotor, are calculated. Two different computations methods with data extraction from FE are studied: the Bertotti model and a recently developed method called MVPRS in the report. It is based on a mathematical model for curve fitting of the core loss material data. Results with the two methods are compared with the ones from ana-lytical model. Finally total fundamental and harmonic losses are compared with measurements and conclusions are drawn on the quality and accuracy of the analytical model. / Detta examensarbete handlar om analytiska och Finita Element (FE) modeller för beräkning av förluster i asynkronmotorer för traktion. Motorer matas genom växelriktare för denna typ av applikation. Därför är det nödvändigt att både grundläggande och harmoniska förluster beaktas. Studien görs för en särskild motor och en redan existerande analytisk modell. För att validera modellen och förbättra den, utvecklats en FE modell med verktyget FLUX 2D. Flera arbetspunkter med olika moduleringsmönster simuleras både med FE och analytiska modeller och resultaten jämförs. Först studeras stator och rotor Joule förluster. En modell för att beräkna stator Joule förluster i varje ledare föreslås som en förbättring av den nuvarande analytiska modellen. Sedan beräknas järnförluster, både i stator och rotor, beräknas. Två olika metoder baserad på flödestäthet variationer i tid och rum från FE simuleringar studeras med Bertottis modell och en nyutvecklad metod som kallas MVPRS. Den är baserat på en matematisk modell för kurvanpassning av materialet förlust data. Resultaten med de två metoderna jämförs med de från analytiska modellen. Slutligen jämförs totala fundamentala och harmoniska förluster med mätningar och slutsatser dras om kvalitet och noggrannhet av analytiska modellen.