اثر تعداد دندانه روتور بر عملکرد ماشین شار برگردان دو استاتوره با آهنربای ارزان‌قیمت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

2 استادیار، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، ایران

3 دانشیار، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر - دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل - بابل - ایران

چکیده

ماشین‌های شار برگردان به دلیل چگالی گشتاور و توان بالا و همچنین ساده بودن ساختار روتور آن اخیراً موردتوجه زیادی قرارگرفته‌اند. در این ماشین‌ها سیم‌پیچ آرمیچر و سامانه تحریک هر دو بر روی ساختار استاتور قرار می‌گیرند و روتور فاقد هر نوع سیم‌پیچی، آهن‌ربا یا قفس است. یکی از مشکلات ماشین شار برگردان قیمت بالای آهن­رباهای کمیاب خاکی آن است که به مقدار زیاد در استاتور آن استفاده‌ شده است. هرچند می‌توان به‌جای آهن­ربای کمیاب خاکی از آهن­ربای فریت با قیمت حدودی یک‌دهم آن استفاده کرد اما چگالی گشتاور ماشین کاهش می‌یابد. جهت حل این مشکل ساختار دو استاتوره پیشنهاد می‌شود. در این ماشین نیز همانند ساختار ماشین‌های شار برگردان متداول تعداد دندانه‌های روتور اثر فراوانی روی عملکرد ماشین دارند. لذا در این مقاله اثر تعداد دندانه‌های روتور روی عملکرد ماشین شار برگردان دو استاتوره با آهن­ربای فریت با استفاده از مدل‌سازی و شبیه‌سازی اجزا محدود آن تحت شرایط کار نامی بررسی می‌گردد. در انتها جهت ارزیابی صحت نتایج شبیه‌سازی یک نمونه آزمایشگاهی از بهترین ساختار با بیشینه گشتاور تولیدی، ساخته و آزمایش می‌شود. نتایج آزمایش، صحت نتایج شبیه‌سازی را با دقت قابل‌ملاحظه‌ای تائید می‌نماید.   

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Rotor Tooth Number Effect on the Performance of a Double Stator Flux Switching Motor with Low Cost Magnets

نویسندگان [English]

  • Farogh Asadi 1
  • Seyed Ehsan Abdollahi 2
  • Sayyed Asghar Gholamian 3
1 Student, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
2 Electrical Eng., babol Noshirvani University of Technology
3 Electrical and Computer Engineering Department, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
چکیده [English]

Flux switching (FS) machines have recently received much attention because of their high torque density and their simple rotor structure. In these machines, the armature coil and excitation system are both mounted on the stator structure, and there is no coil, magnet or cage on the rotor. One of the drawbacks of the FS machines is the employment of large amounts of expensive rare earth magnets in their stator structure. Although ferrite permanent magnets can be used instead of rare earth magnets with about one tenth of the price, but the machine torque density is reduced. To solve this problem double stator structures are suggested. In machines with this structure, as in the conventional FS machines, the number of rotor teeth has a significant effect on machine’s performance. Therefore, in this paper, the effect of rotor topology on the performance of a double stator ferrite magnet FS machine is investigated using finite element modeling and simulation under nominal operating conditions. Finally, to evaluate the accuracy of simulation results, a prototype of the best structure with maximum torque is manufactured and tested. The test results confirm the correctness of the simulation results with considerable accuracy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flux switching motor
  • Ferrite Permanent Magnet
  • Finite Element Method
  • Torque Density
  • Power Density

مراجع

[1]      I. Afinowi, Z. Zhu, Y. Guan, J. Mipo, and P. Farah, "Performance Analysis of Switched-Flux Machines with Hybrid Ndfeb and Ferrite Magnets," 17th IEEE.International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS),  pp. 3110-3116, 2014.##
 
[2]      H. Cai, B. Guan, and L. Xu, "Low-Cost Ferrite PM-Assisted Synchronous Reluctance Machine for Electric Vehicles," IEEE Trans. on Indust. Electronics, vol. 61, no. 10, pp. 5741-5748, 2014.##
 
[3]      T. Miura, S. Chino, M. Takemoto, S. Ogasawara, A. Chiba, and N. Hoshi, "A Ferrite Permanent Magnet Axial Gap Motor with Segmented Rotor Structure for the Next Generation Hybrid Vehicle,", IEEE XIX International Conference on Electrical Machines (ICEM), pp. 1-6, 2010.##
 
[4]      K. H. Kim, H. I. Park, S. M. Jang, D. J. You, and M. Choi, "Comparative Study of Electromagnetic Performance of High-Speed Synchronous Motors with Rare-Earth and Ferrite Permanent Magnets,", IEEE Trans. on Magnetics, vol. 52, no. 7, pp. 1-4, 2016.##
 
[5]      I. Petrov and J. Pyrhonen, "Performance of Low-Cost Permanent Magnet Material in PM Synchronous Machines,", IEEE Trans. on Indust. Electronics, vol. 60, no. 6, pp. 2131-2138, 2013.##
 
[6]      C. Awah and Z. Zhu, "Comparative Study of High Performance Double-Stator Switched Flux Permanent Magnet Machines," in IEEE Conference on Vehicle Power and Propulsion (VPPC), pp. 1-6, 2016.##
 
[7]      C. Awah and Z. Zhu, "Influence of Rotor Pole Number on Electromagnetic Performance of Double-Stator Switched Flux PM Machines," in IEEE Conference on Vehicle Power and Propulsion (VPPC), pp. 1-6, 2016.##
 
[8]      T. Raminosoa et al., "Reduced rare-earth flux-switching machines for traction applications," IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 51, no. 4, pp. 2959-2971, 2015.##
 
[9]      J. Pyrhonen, T. Jokinen, and V. Hrabovcova, Design of rotating electrical machines. John Wiley & Sons, 2013.##

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 19 شهریور 1398
  • تاریخ بازنگری: 01 آبان 1398
  • تاریخ پذیرش: 08 آذر 1398
  • تاریخ انتشار: 20 اردیبهشت 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار