طراحی تحلیلی چگالی شار مغناطیسی بارداری‌ و شار پیوندی در ماشین الکتریکی شار شعاعی مغناطیس دائم روتور دوگانه با هسته هوایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه مالک اشتر

2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد بروجردمحل کار نیروگاه شهید مدحج اهواز

چکیده

چکیده: در این مقاله چگالی شار مغناطیسی و شار پیوندی ماشین الکتریکی شارشعاعی روتور دوگانه مغناطیس دائم با هسته هوایی به­صورت تحلیلی با استفاده از تحلیل ناحیه­ای ارائه شده است. ابتدا روابط تحلیلی مؤلفه­های چگالی شار مغناطیسی بارداری و شار پیوندی این ماشین       به­کمک معادلات پواسن ارائه و سپس این روابط با نتایج عددی المان محدود در نرم­افزار ماکسول اعتبارسنجی شده­اند. این مقایسه نشان می­دهد که اختلاف چگالی شار مغناطیسی و شار پیوندی روابط تحلیلی با چگالی شار مغناطیسی و شار پیوندی بدست آمده از نتایج المان محدود کمتر از 3% است. همچنین نشان داده می­شود که در این نوع ماشین هارمونیک­های زوج ظاهر می­شوند، لذا مؤلفه شعاعی چگالی شار مغناطیسی تقارن فرد نیم­دور نداشته و عدم توجه به این موضوع در طراحی ماشین می­تواند موجب اشباع مغناطیسی یوغ درونی یا بیرونی شود. در این مقاله برای محاسبه شار پیوندی ناشی از عکس­العمل آرمیچر از تمام مؤلفه­های توزیع چگالی هادی سیم­پیچی و همچنین در محاسبه شار پیوندی از تمام مؤلفه­های شعاعی چگالی شار مغناطیسی استفاده شده است. در مراجع مرتبط این تحقیق فقط اولین مؤلفه شعاعی چگالی شار مغناطیسی و دومین مؤلفه توزیع چگالی هادی سیم­پیچی استفاده شده و از سایر مؤلفه­ها چشم­پوشی شده است. نشان داده می­شود که این موضوع در مقایسه با مراجع مرتبط سبب افزایش 21% در شار پیوندی یا اندوکتانس ماشین شارشعاعی روتور دوگانه مغناطیس دائم شده که این عدد در مطالعه اشباع مغناطیسی یوغ­ها قابل توجه است. شایان ذکر است که مطالعه مقایسه­ای نتایج، فقط تا هارمونیک هفدهم بوده و احتساب هارمونیک­های بالاتر   می­تواند انطباق بهتری را با نتایج المان محدود به­همراه داشته باشد.

کلیدواژه‌ها


[1] B. Shirali, “Analysis of a Radial Flux Air-cored Permanent Magnet Electrical Machine with a Double-sided Rotor and Non overlapping Windings,” Master of science, Department of Electrical Engineering and Computer Engineering, Islamic Azad University, Unit Boroujerd, Iran, 2016.##
[2]  R. J. Wang, M. J. Kamper, K. D. Westhuizen, and J. F. ­Gieras, “Opt­imal design of a coreless stator axial flux permanent-ma­gnet generator. Magnetics,  IEEE Transactions on, vol. 41, no.­ 1, pp. 55–64, 2005. ISSN 0018-9464.##
[3]  J. A. Stegmann and M. J. Kamper, “Design Aspects of Double-Si­ded Rotor Radial Flux Air-Cored Permanent-MagnetWind Gen­era­to­r,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 47, no. 2, pp. 767­–778, March 2011.##
[4]  D. E. Hesmondhalgh and D. Tipping, “Slotless construction for sm­a­ll synchronous motorsusing samarium cobalt magnets, Electric Po­wer Applications, IEE Proceedings B, vol. 129, no. 5, pp. 251–261, 1982.##
[5]  Z. Q. Zhuand and D. Howe, “|Instantaneous magnetic field dist­rib­uti­on in brushless permanent magnet {DC} motors, Part {II­}­:­Ar­ma­tu­r­e-reaction field Magnetics, IEEE Transactionson, vo­l. 29, no. 1, pp­. 136–142, 1993.##
[6]  Z. Q. Zhu, D. Howeand, and C. C. Chan, “Improved analytical mo­del for predicting the magneticfield distribution in bru­sh­le­ss­perma­ne­ntmagnet machines Magnetics,” IEEE Tr­an­sa­ct­io­n­son, vol. 38, n­o­. 1, pp. 229–238, 2002.##
[7]  M. J. Kamper, R. J. Wang, and F. G. Rossouw, “Analysis an­d Per­fo­r­mance of Axial Flux Permanent-Magnet Machine W­ith­ Air-Co­re­d Non-overlapping Concentrated Stator Windings,” Ind­ustry App­lic­a­tions, IEEE Transactions on, vol. 44, no. 5, p­p.­ 1495–1504, 20­08­. ISSN 0093-9994.##
[8] K. Atallah, Z. Q. Zhu, and D. Howe, “Armature reaction field an­d winding inductances ofslotless permanent-magnet brushless mac­h­in­es. Magnetics,” IEEE Transactions on, vol. 34, no. 5, pp. 3737–3744, 1998. ISSN0018-9464.##
[9]   P. J. Ran­dewijk and M. J. Kamper, “Analytical Analysis of a Ra­dia­l Flux Air-Cored Per­man­en­t Magnet Machines with a Double Si­de­d Rotor and non-overlapping,” Double Layer Windings In: Ele­ctri­c­al Machines (ICEM), 2012.##
[10] P. S. Bimbhra, “Electrical Machinery {Two Volume}    Translater,” J. Soltani., H. Lesani., Qaem Publications Institution, 2011.##
 [11] J. F. Gieras, R. J. Wang, and M. J. Kamper, “Axial Flux         Permanent Magnet Brushless Machines,” Translater, M. R. Alizadeh Pahlavani, J. Aghai. Islamic Azad University, Unit Boroujerd, Iran, 2013.##
 [12] V. Zamani Faradonbeh and M. R. Alizadeh Pahlavani, “Optimal  Pole-Shaping in Surface-Mounted PM Machines using Analytical Modeling: Cogging Torque and Flux Density Harmonics,” Jornal of Applied Electromagnetics, vol. 2, no. 4, 2015.##
[13] D. K. Cheng, “Field and wave electromagnetics,”       Addison-We­sl­e­y Reading, Mass, 1989.##
[14] P. J. Ran­dewijk, “Analysis of Radial Flux Air-Cored Per­man­e­n­­t Magnet Machines with a Double sided Rotor and non-over­lap­p­i­n­­g Windin.,” Dissertation presented for the deg., Doc. of phil., 2012.##