کاهش نوسانات گشتاور با استفاده از شکل‌دهی محوری قطب در چرخ دنده مغناطیسی هم محور آهنربای دفنی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

چکیده

در این مقاله به منظور بهبود نوسانات گشتاور در چرخ دنده مغناطیسی شار شعاعی با نسبت تبدیل عدد صحیح، از روش مورب‌سازی قطب روتور داخلی سرعت بالا استفاده شده است. این طراحی با شکل‌دهی به توزیع میدان مغناطیسی در فاصله هوایی مقابل روتور داخلی در راستای محوری و شعاعی، موجب کاهش نوسانات گشتاور می‌گردد. به منظور مقایسه روش پیشنهادی، طراحی بهینه شکل-دهی شعاعی نیز در روتور مذکور بررسی می‌گردد. روش‌های ارائه شده با استفاده از الگوریتم ژنتیک به منظور بدست آوردن بیشینه چگالی گشتاور و کمترین نوسانات گشتاور مورد بهینه‌سازی قرار می‌گیرند. نتایج با استفاده از نرم افزار المان محدود سه بعدی مورد مقایسه قرار گرفته و برتری روش شکل‌دهی محوری در آن نشان داده شده است.

کلیدواژه‌ها


[1]    K. Atallah and D. Howe, “A Novel High-performance Magnetic Gear,” IEEE Transaction Journal on Magnetics, vol. 37, pp. 2844–2846, 2001.
[2]     K. Atallah and D. Howe, “High-performance Magnetic Gears,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 36, pp. 272–276, 2004.
[3]     K. Atallah, J. Wang, and D. Howe, “A High-performance Linear Magnetic Gear,” Journal of Applied Physics, vol. 10N516, 2005.
[4]    S. A. Afsari Kashani, “Design and Optimization of Coaxial Reluctance Magnetic Gear with Different Rotor Topologies,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 69, pp. 101-109, Jan. 2020.
[5]     S. A. Afsari kashani, “Performance Analysis and Optimization of a Novel Arcuate Double-sided Magnetic Gear using Quasi 3-D Analytical Modeling for Wind Power Application,” Journal of Applied Electromagnetics, vol. 1, pp. 1–9, 2019. (In Persian)
[6]     A. Moghimi, M. H. Aliabadi, and H. Feshki Farahani, “Analysis and Optimization of Triple-speed Coaxial Magnetic Gears,” Journal of Applied Electromagnetics, vol. 9, pp. 27-34, 2020 (In Persian).
[7]    S. A. Afsari Kashani, “Rotor Pole Design of Radial Flux Magnetic Gear for Reduction of Flux Density Harmonics and Cogging Torque,” IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 29, pp. 1-8, Dec. 2019.
[8]    S. A. Afsari Kashani “Optimal Design of Magnetic Geared PM Synchronous Motor Pole Shape to Improve Magnetic Field Distribution and Reduce Cogging Torque,” Journal of Applied Electromagnetics, vol. 8, pp. 53-59, 2020 (In Persian).
[9]     [9] Z. S. Du and T. A. Lipo, “Reducing Torque Ripple Using Axial Pole Shaping in Interior Permanent Magnet Machines,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 56, pp. 148-157, 2020.
[10]  P. Naderi, A. Ramezannezhad, and A. A. Motie Birjandi, “Design of a New Magnetic Coaxial Gearbox,” Journal of Applied Electromagnetics, vol. 9, pp. 43–49, 2020 (In Persian).
[11]  A. Khoda Karami, H. Feshki Farahani, and R. Nasiri Zarandi, “Analysis of a Coaxial Consequent-Pole Magnetic Gear Based on Magnetic Equivalent Circuit,”Journal of Applied Electromagnetics, vol. 9, pp. 79–88, 2020 (In Persian).
[12]  S. Ahmadreza Afsari, H. Heydari, and B. Dianati, “Cogging Torque Mitigation in Axial Flux Magnetic Gear System Based on Skew Effects Using an Improved Quasi 3-D Analytical Method,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 51, pp. 1-11, Sept. 2015.
[13]  N. Niguchi, K. Hirata, M. Muramatsu, and Y. Hayakawa, “Transmission Torque Characteristics in a Magnetic Gear,” Proceedings ICEM, pp. 1–6, 2010.
[14]  G. F. Uler, O. A. Mohammed, and Chang-Seop Koh, “Design Optimization of electrical Machines Using Genetic Algorithms,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 31, pp. 2008-2011, 1995.
[15]  F. Wurtz, M. Richomme, J. Bigeon, and J. C. Sabonnadiere, “A Few Results for Using Genetic Algorithms in the Design of Electrical Machines,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 33, pp. 1892-1895, 1997.
[16]  Hui Li, Zhe Chen, and Henk Polinder, “Optimization of Multibrid Permanent-Magnet Wind Generator Systems,” IEEE Transactions on Energy Conversion , vol. 24, pp. 82-92, March 2009.
[17]  Tao Wang and Qingfeng Wang, “Optimization Design of a Permanent Magnet Synchronous Generator for a Potential Energy Recovery System,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 27, pp. 856-863, December 2012.