دانشگاه جامع امام حسین(ع)الکترومغناطیس کاربردی2645-51532420141222Simulation of the Ship’s Magnetic Signatures Using Halbach Magnet Array
as Uniform Static Magnetic Field Sourceشبیهسازی امضای مغناطیسی کشتیها با استفاده از آرایه آهنربایی هالباخ بهعنوان مولد میدان مغناطیسی استاتیک یکنواخت18203339FAسینامحمودنژاد ماکوییکارشناس ارشد دانشگاه امیرکبیرایازقربانیدانشیار، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی امیرکبیرJournal Article20160502In this paper a method for simulation of the magnetic signature of vessels is presented. This method includes <br />using a special magnet array - called Halbach magnet array - for produ cing a uniform magnetic field as a <br />source that models Earth’s magn etic field. Simplicity of this array beside its proper uniformity makes it possible <br />to perform simulation with acceptable precision. Fo r validating the proposed m ethod and determination of its <br />error, two simple models of spherical shell and prolate spheroidal shell that can be analytically handled are <br />used and a comparison has been done between simulation results of these models and their analytic signatures. <br />Good adaptability between these results confirms the accuracy of the proposed method and determines its <br />precision level. After being ensured that this method works well, two real ship models with the dimensions of 20 <br />m and 130 m are used to perform realistic simulation and their magnetic signatures are presented in 10 m depth. در این مقاله روشی برای شبیهسازی امضای مغناطیسی کشتیها ارایه شده است. در این روش آرایهای از آهنرباها به نام آرایه هالباخ بهعنوان مولد میدان مغناطیسی استاتیک یکنواخت برای ایجاد میدان مغناطیسی زمین مورد استفاده قرار گرفته است. سادگی این ساختار در کنار یکنواختی مناسب میدان تولیدی آن، امکان انجام شبیهسازی امضای مغناطیسی شناورها با دقتی قابل قبول را فراهم میسازد. به منظور حصول اطمینان از صحت روش و تعیین خطای آن، دو ساختار سادهِ پوسته کروی و پوسته کروی کشیده که امضای مغناطیسی آنها قابل تحلیل بوده، شبیهسازی و نتایج حاصل از شبیهسازی با نتایج تحلیلی مقایسه شده است. سازگاری مناسب نتایج حاصله، صحت روش را تایید میکند. بعد از حصول اطمینان از صحت روش ارایهشده، دو مدل ساده کشتی با ابعاد m 20 و m 130 شبیهسازیشده و امضای مغناطیسی مربوط به آنها در عمق m 10 ارایه شده است.دانشگاه جامع امام حسین(ع)الکترومغناطیس کاربردی2645-51532420141222Optimized Structure of Axial Flux Permanent Magnet Motors used as
Submarines' Propulsion in Order to Reduce Torque Rippleساختار بهینه موتورهای مغناطیس دائم شار محور پیشران الکتریکی زیردریایی با هدف کاهش ریپل گشتاور916203340FAمحمدرضاعلیزاده پهلوانیدانشیار دانشگاه صنعتی مالک اشترحمیدرضاقلی نژاد عمرانکارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی مالک اشترJournal Article20160502Today, the permanent magnet motors are widely used in various industries especially military applications due <br />to such characteristics as high efficiency, low weight and high energy dens ity. Torque ripple is an inherent <br />characteristic of this type of motors. Time and space harmonics produced by the motor drive and the motor <br />structure itself give rise to torque ri pples in these motors. Geometric structure of the magnets and stator slots <br />lead to cogging torque (one of the ca uses of torque ripple) in these motors. This unwanted torque component <br />causes noise, vibration and motor starting issues. It also creates bubbles in the application of these motors as <br />the submarines' propulsion. It shoul d be noted that bubbles could lead to submarine detection which is <br />undesirable in military application. This paper provides analytical formulations and validation by three-<br />dimensional finite element analysis to redu ce this unwanted torque. This is an important step in achieving the <br />goals of the country's marine industries organization. امروزه موتورهای مغناطیس دائم بهدلیل خصوصیات بارزی از قبیل راندمان بالا، وزن کم و چگالی انرژی بالا کاربرد گستردهای در صنایع مختلف خصوصاً صنایع نظامی پیدا کردهاند. ریپل گشتاور یکی از خصوصیات ذاتی این نوع موتورها بوده که هارمونیکهای زمانی ناشی از درایو و هارمونیکهای مکانی ناشی از ساختار هندسی، ازجمله دلایل ایجاد آن در این نوع موتورها میباشند. ساختار هندسی مغناطیسهای دائم و شیارهای استاتور ازجمله عوامل ایجاد گشتاور دندانهای (یکی از عوامل ایجاد ریپل گشتاور) در این موتورها میباشند. این گشتاور ناخواسته سبب ایجاد نویز، لرزش و راهاندازی نامناسب میشود. همچنین سبب ایجاد حباب در کاربری این موتور بهعنوان پیشران زیردریاییها در خط اثر آنها میگردد. شایانذکر است حبابهای خط اثر زیردریایی از عوامل شناسایی این وسیله میباشد. در این مقاله سعی شده تا با ارائه روابط تحلیلی و راستیآزمایی به کمک شبیهسازی سهبعدی مبتنی بر تحلیل اجزای محدود، گشتاور ناخواسته فوق کاهش یابد تا گامی مهم در تحقق اهداف سازمان صنایع دریایی کشور برداشته شود.دانشگاه جامع امام حسین(ع)الکترومغناطیس کاربردی2645-51532420141222Reducing the Noise and Vibration of the BLDC Motors’ Stator
by Shifting its Natural Frequencies to Higher Valuesکاهش صدا و لرزش استاتور موتور BLDC از طریق انتقال فرکانسهای طبیعی ساختار آن به مقادیر بالاتر1730203341FAمهردادجعفربلنددانشیار دانشگاه صنعتی مالک اشترحسینباقریان فرح آبادیدانشجوی دکتری، دانشگاه صنعتی مالک اشترحسینباقریان فرح آبادیدانشجوی دکتری، دانشگاه صنعتی مالک اشترJournal Article20160502<br />Regarding the necessity of low noise and low vibration operation of the BLDC motors in some especial <br />applications, a novel method is proposed in this paper in order to shift the natural frequencies of a BLDC <br />motor’s stator to higher values. Therefore the noise and vibration of the structural resonances can be reduced <br />since the electromagnetic excita tion forces in the BLDC motor have lo wer magnitudes at higher frequency <br />components. The proposed method is based on placing a single hole, with definite diameter and location, on <br />definite regions of the stator cross sectional area (each region contains one stator tooth and its upper parts in <br />the stator’s yoke). The frequency analyses have been done in the SolidWorks software environment and the best <br />diameter and location of each hole is extracted by the Response Surface Methodology (RSM).Preventing the <br />magnetic saturation of the stator structure and the motor cogging torque enhancement prevention are <br />considered as constraints for the problem. The new method also can be used for other types of electrical <br />machines’ stator. با توجه به ضرورت عملکرد کمصدا و کملرزش موتورهای BLDC در کاربردهای خاص، در این مقاله از یک روش جدید بر مبنای تحلیل فرکانسی استفاده شده است که توسط آن فرکانسهای طبیعی استاتور یک موتور BLDC به مقادیر بالاتر انتقال داده میشود. بدینوسیله با توجه به کاهش دامنه محتوای فرکانسی نیروهای تحریک الکترومغناطیسی در فرکانسهای بالاتر، اثرات بروز احتمالی تشدید و صدا و لرزش شدید ناشی از آن کاهش خواهد یافت. روش معرفیشده مبتنی بر ایجاد یک حفره در نواحی مشخصی از سطح مقطع استاتور (تعداد نواحی برابر با تعداد دندانهها) با موقعیت و قطر مشخص میباشد. تحلیلهای فرکانسی توسط نرمافزار SolidWorks انجام شده و بهترین قطر و موقعیت حفرهها از طریق روش سطح پاسخ (RSM) تعیین گردیده است. عدم ورود ساختار استاتور به اشباع مغناطیسی و عدم افزایش گشتاور دندانهای تولیدی موتور، بهعنوان محدودیت مسئله محسوب میشود. روش پیشنهادی قابل استفاده در استاتور سایر ماشینهای الکتریکی نیز میباشد.دانشگاه جامع امام حسین(ع)الکترومغناطیس کاربردی2645-51532420141222Optimization of Cogging Torque in Surface Mounted PM Machines using
PM Segmetationبهینهسازی گشتاور دندانه در موتورهای آهنربایی سطحی به روش چند تکه کردن قطبهای آهنربا3138203342FAصمدتقی پور بروجنیاستادیار دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه شهرکرد1111-1111-1111-1111محمدحسین حجارهدانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه شهرکردJournal Article20160502In this paper, the segmentation method is used to reduce cogging torque in the surface-mounted permanent <br />magnet machines. In this method the magnet pole is divided into several magnet blocks. The permanent magnet <br />is segmented in two ways, equal- and unequal- size permanent magnet blocks. In the both methods the half-wave <br />symmetry of the magnetic poles is applied. The dimension of the permanen t magnet s is optimiz ed to reduce the <br />machine cogging torque using an analytical model combined with the genetic al gorithm. The effect of the slotted <br />armature is taken into account in the analytical model. The cogging torque is obtained from the air gap <br />magnetic flux components and the Maxwell’s stress tensor. The mo del is obtained by solving the Poisson’s <br />equation. This model is used as a fast tool to compu te the objective function in the ge netic algorithm. In addition, <br />the validity of the proposed model is verified with finite element analysis. <br /> در این مقاله از روش چند تکهکردن آهنربا برای کاهش گشتاور دندانه موتورهای آهنربای سطحی استفاده شده است. در این روش هر قطب مغناطیسی با چند تکهکردن به چند بلوک تقسیم میشود. چند تکهکردن به دو طریق، یکی با اندازه تکههای برابر و دیگری با اندازه تکههای نابرابر انجام شده است. در هر دو روش تقارن نیم موج فرد در قطبهای آهنربایی ماشین لحاظ شده است. با انتخاب مناسب طول هر بلوک آهنربایی و موقعیت آن میتوان چگالی شار فاصله هوایی را تغییر و به تبع آن گشتاور دندانه را به مقدار قابل ملاحظهای کاهش داد. طول و موقعیت مناسب هر تکه آهنربا با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهدست آمدهاست. در این مقاله یک مدل تحلیلی برای در نظر گرفتن اثر شکل آهنربا در چگالی شار فاصله هوایی ماشین آهنربایی شیاردار و گشتاور دندانه ارایه شده است. در این مدل چگالی شار فاصله هوایی از حل رابطه پواسون با در نظرگرفتن جریانهای مجازی دیوارههای دندانههای استاتور و گشتاور دندانه از رابطه تنش ماکسول به دست آمده است. از این مدل بهعنوان ابزار محاسباتی در تمامی مراحل بهینهسازی استفاده شده است. درستی مدل تحلیلی ارایه شده توسط روش اجزای محدود تایید شده است.دانشگاه جامع امام حسین(ع)الکترومغناطیس کاربردی2645-51532420141222Reflection Losses Investigation of Ferrite Absorber Materials
Doped with Carbon Nanotubes (CNT)بررسی تلفات انعکاس مواد جاذب فریتی آلائیدهشده با نانولولههای کربنی (MWCNT)3942203343FAاکبرچراغیدانشجوی دکتری تربیت مدرسمرضیهپریشانیکارشناسی ارشد تربیت مدرسرسولملک فراستاد، دانشگاه تربیت مدرسرسولملک فراستاد، دانشگاه تربیت مدرسJournal Article20160502In this study, effect of Carbon Nanotubes (CNT) ferrite samples of Cu0.2Ni0.4Zn0.4Fe2O4, Mg0.95 Zn0.05TiO3 <br />and Ca0.6La0.8TiO3 examined for the reflection loss investigation. In first step the mentioned ferrites were <br />prepared by solid state reaction and thermal shock techniques. Then, samples with a mixture weight ratios of <br />ferrite and carbon nanotubes of 98 to 2 percent were placed in an ultrasonic bath. In order to identify the phases <br />of the synthesized samples, X-ray d iffraction (XRD) was used. Ferrite grain sizes were characterized by field <br />emission scanning electron microsco py (FESEM). To investigate th e microwave electromagnetic region <br />properties, the prepared nanocomposites were mixed with xylene solution and the reflection losses curves were <br />plotted. The maximum reflection losses with appropria te broadband was obtained for Cu0.2Ni0.4Zn0.4Fe2O4 <br />sample. Also, field emission scanning electron microscopy images reveals that the synthesized ferrite materials <br />have nanoscale grain sizes. در این تحقیق، اثر افزودن نانولههای کربنی چندلایهای (MWCNT) بر تلفات انعکاس نمونههای فریتی Cu0.2Ni0.4Zn0.4Fe2O4، Mg0.95 Zn0.05TiO3 و Ca0.6La0.8TiO3 بررسی شد. ابتدا، فریتهای آلائیدهشده، به روش واکنش حالت جامد و شوک حرارتی تهیه شد. سپس به نسبت وزنی 98 به 2 درصد (فریت به MWCNT) درون حمام آلتراسونیک قرار گرفتند. شناسایی فازهای موجود توسط پراش پرتو ایکس صورت گرفت. اندازه و ریختشناسی ذرات فریت بر روی نانولولههای کربنی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (FESEM) بررسی گردید. بهمنظور بررسی خواص مایکروویو (RL) نانوکامپوزیتها با محلول زایلن مخلوط و منحنیهای تلفات انعکاس رسم گردید. حداکثر تلفات انعکاس با پهنای باند مناسب برای نمونه Cu0.2Ni0.4Zn0.4Fe2O4 حاصل شد. همچنین تصاویر (FESEM) گویای این مطلب است که مواد فریتی سنتزشده دارای ابعادی در حد نانو (50 نانومتر) میباشد.دانشگاه جامع امام حسین(ع)الکترومغناطیس کاربردی2645-51532420141222Analysis of Raman QWS-DFB Fiber Laser Considering Nonlinear SPM and
XPM Effectsآنالیز لیزر فیبر رامان QWS-DFB با در نظر گرفتن اثرات غیرخطی SPM و XPM4347203344FAمریمعلیان نژادی0000-0003-2372-2404فاطمهشهشهانیوحیداحمدیJournal Article20160502In this paper, a /2-phase shifted distributed feedback Raman fiber (DFB-RF) laser above threshold condition is <br />analyzed theoretically. The cross phase modulation (XPM) and self phase modulation (SPM) nonlinear effects are <br />considered in the presented model. Numerical results show that the XPM and SPM increase the output power of DFB-<br />Raman fiber laser. Variation of wavelength of structure for different values of pump power has been evaluated in the <br />presence and absence of nonlinear effects. It is found that in the absence of nonlinear effects wavelength of laser is <br />constant. However, in the presence of nonlinear effects a red shift about 5×10-2nm with increasing pump power is <br />observed. Simulation is performed by using transfer matrix method to solve three coupled nonlinear wave equations <br />which describe the propagation of pump, forward and backward Stokes waves. The transfer matrix used for DFB <br />Raman fiber laser, is introduced for the first time in this paper. <br /> در این مقاله لیزر فیبر رامان با فیدبک توزیعشده و انتقال فاز p/2در شرایط بالای آستانه بهصورت نظری تحلیل شده است. اثرات خود مدولاسیون فازی و مدولاسیون فاز متقاطع روی عملکرد لیزر در نظر گرفته شده است. نتایج عددی نشان میدهد که اثرات غیرخطی خود مدولاسیون فازی و مدولاسیون فاز متقاطع، سبب تقویت توان خروجی لیزر میشود. تغییرات طولموج خروجی لیزر با تغییر توان موج دمش نیز در شرایط بالای آستانه ارزیابی شده است. نتیجه محاسبات نشان میدهد که در غیاب اثرات غیرخطی، طولموج با تغییر توان موج دمش تغییر نمیکند، اما با افزایش توان دمش و با درنظرگرفتن اثرات غیرخطی، انتقال به قرمزی در حدود 05/0 نانومتر در طولموج نوسانی لیزر مشاهده میشود. شبیهسازی با استفاده از روش ماتریس انتقال و حل سه معادله موج جفتشده غیرخطی که انتشار موج دمش، موج استوکس پیشرو و موج استوکس پسرو را در طول فیبر بیان میکنند انجام شده است. ماتریس انتقال بهکار رفته برای ساختار لیزر فیبر رامان با فیدبک توزیعشده برای اولین بار در این مقاله معرفی شده است.