ساختار بهینه موتورهای مغناطیس دائم شار محور پیشران‌ الکتریکی زیر‌دریایی با هدف کاهش ریپل گشتاور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

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.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimized Structure of Axial Flux Permanent Magnet Motors used as Submarines' Propulsion in Order to Reduce Torque Ripple

چکیده [English]

Today, the permanent magnet motors are widely used in various industries especially military applications due
to such characteristics as high efficiency, low weight and high energy dens ity. Torque ripple is an inherent
characteristic of this type  of motors. Time and space harmonics produced by the motor drive and the motor
structure itself give rise to torque ri pples in these motors. Geometric structure of the magnets and stator slots
lead to cogging torque (one of the ca uses of torque ripple) in these motors. This unwanted torque component
causes noise, vibration and motor starting issues. It also creates bubbles in the application of these motors as
the submarines' propulsion. It shoul d be noted that bubbles could lead  to submarine detection which is
undesirable in military application. This paper provides analytical formulations  and validation by three-
dimensional finite element analysis to redu ce this unwanted torque. This is  an important step in achieving the
goals of the country's marine industries organization. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Earth’s magnetic fields
  • ferromagnetic material
  • magnetic signature
  • Halbach array

مراجع

[1]  T. J. Woolmer, M. D. McCulloch, “Axial Flux Permanent
Magnet Machines: A New Topology For High Performance
Applications,” in Hybrid Vehicle Conference: IET The
Institution of Engineering and Technology, Coventry, pp.
27-42, 2006. ##
[2]  F. Sahin, “Design and development of a high-speed axial-flux permanent Machine,” in Technische Universities
Eindhoven, 2001. ##
[3]  J. F. Gieras, “Axial Flux Permanent Magnet Brushless
Machines,” in Springer Science, Kluwer Academic
Publishers, 2005. ##
[4]  J. F. Gieras and M. Wing, “Permanent Magnet Motor
Technology: Design and Applications,” Boca Raton: CRC
Press, 3rd ed, 2010. ##
[5]  M .  Gulec and M .   Aydin, “Influence of Magnet Grouping
in Reduction of Cogging Torque for A Slotted Double-Rotor
Axial-Flux PM Motor,” International Symposium on Power
Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion,
Sorrento, pp. 812-817, 2012. ##
[6]  M. Aydin, “Magnet Skew in Cogging Torque Minimization
of Axial Gap Permanent Magnet Motors,” International
Conference on Electrical Machines, Vilamoura, pp. 1-6,
2008. ##
[7]  J. H. Choi, J. H. Kim, D. H. Kim, and Y. S. Baek, “Design
and Parametric Analysis of Axial Flux PM Motors With
Minimized Cogging Torque,” IEEE Trans. vol. 45, pp. 2855
- 2858, June 2009. ##
[8]  M. Hsieh, D. G. Dorrell, Y. Yeh, and S. Ekram, “Cogging
Torque Reduction in Axial Flux Machines for Small Wind
Turbines,” 35th Annual Conference of IEEE Industrial
Electronics, pp. 4435  –  4439, 2009. ##
[9]  W.  Fei and P. C. K.  Luk, “Cogging Torque Reduction
Techniques for Axial-Flux Surface-Mounted Permanent-Magnet Segmented-Armature-Torus Machines,” IEEE
International Symposium on Industrial Electronics,
Cambridge, pp. 485-490, 2008. ##
[10]   M. Aydin, Z. Q. Zhu, T. A. Lipo, and D. Howe,
“Minimization of Cogging Torque in Axial -Flux Permanent-Magnet Machines: Design Concepts,” IEEE Transactions On
Magnetics, vol. 43, pp. 3614-3622, September 2007. ##
[11]   A. Parviainen, “Design of axial-flux  permanent-magnet     
low-speed machines and performance comparison between
radial-flux and axial- flux machines,” Phd. thesis,
Lappeenranta University of Technology, Lappeenranta,
Finland, 2005##

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 13 اردیبهشت 1395
  • تاریخ بازنگری: 15 اسفند 1397
  • تاریخ پذیرش: 28 شهریور 1397
  • تاریخ انتشار: 01 دی 1393

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار