طراحي بهينه موتور مغناطيس دایم داخلي برای افزایش محدوده تضعيف شار و کاهش حجم آهن‌ربای مصرفی
محورهای موضوعی : مهندسی برق و کامپیوترمهدی اره پناهی 1 * , وحید سنایی تراب 2
1 - دانشگاه تفرش
2 - دانشگاه تفرش
کلید واژه: طراحي بهينه موتور مغناطيس دایم داخلي تضعيف شار پل آهنی و پل هوایی,
چکیده مقاله :
موتورهای مغناطيس دایم داخلي از یک سو به دليل ويژگي‌هايي نظير بازده بالا و دارابودن نسبت توان به حجم بیشتر در مقایسه با موتورهای القايي و سويچ‌شونده رلوكتانسي و از سوی دیگر استحكام مكانيكي بهتر و خطر مغناطيس‌زدايي كمتر نسبت به موتورهای مغناطيس دایم سطحي، یک انتخاب مناسب جهت كاربرد در صنایع حمل و نقل محسوب می‌شوند. با اين وجود همواره كاهش هزينه ساخت اين موتورها و افزايش محدوده سرعت تحت توان ثابت (CPSR) همواره یکی از مسایل مورد توجه در طراحی این ماشین‌ها بوده است. اين مقاله يك طراحي بهينه را براي موتور مغناطيس دایم داخلي به منظور دستيابي به CPSR بزرگ و كاهش حجم آهن‌رباي مصرفي به طور هم‌زمان ارائه می‌دهد. بهينه‌سازي در دو مرحله انجام مي‌شود، در مرحله اول به كمك الگوريتم ژنتيك مقدار CPSR موتور نسبت به طرح اوليه افزايش مي‌يابد و در مرحله دوم با تركيب دو ایده ساختار آهن‌رباهاي چند تكه شده و استفاده از پل‌هاي هوايي غير متعارف طرحی ارائه می‌شود که ضمن افزايش مقدار CPSR، حجم آهن‌رباي مصرفي را نیز كاهش خواهد داد.
An interior permanent magnet motor is a good option for traction application related to the induction motor and switched reluctance motor because of high mechanical rigidity and low demagnetization risk. the design of this kind of motor is attractive for engineer despise the implementation cost of them in high constant speed power range (CPSR) is high. in this paper using combination of two ideas i.e. non conventional air bridge and segmented permanent magnet a optimal design has been proposed. in this paper non conventional air bridge is used for reducing the permanent magnet volume. the genetic algorithm has been applied to the goal function. simulation results show the good performance of optimal design related the conventional design.
[1] R. Dutta and M. F. Rahman, "Design and analysis of an interior permanent magnet (IPM) machine with very wide constant power operation range," IEEE Trans. on Energy Conversion, vol. 23, no. 1, pp. 25-33, Mar. 2008.
[2] A. M. EL-Refaie and T. M. Jahns, "Optimal flux weakening in surface PM machines using fractional-slot concentrated windings," IEEE Trans. on Industry Applications, vol. 41, no. 3, pp. 790-800, May/Jun. 2005.
[3] A. M. EL-Refaie and T. M. Jahns, "Comparison of synchronous PM machine types for wide constant-power speed range operation," COMPEL: The International J. for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, vol. 27, no. 5, pp. 967-984, 2008.
[4] J. S. Lawler, Field Weakening Operation of AC Machines for Traction Drive Applications, Ph.D. Dissertation, University of Tennessee, Knoxville, 2009.
[5] T. Finken, M. Felden, and K. Hameyer, "Comparison and design of different electrical machine types regarding their applicability in hybrid electrical vehicles," in Proc. of the 2008 Int. Conf. on Electrical Machines, ICEM'08, 5 pp., Sep. 2008.
[6] A. Hassanpour Isfahani and S. Sadeghi, "Design of a permanent magnet synchronous machine for the hybrid electric vehicle," World Academy of Science, Engineering and Technology 45, 2008.
[7] C. Chris Mi, "Analytical design of permanent-magnet traction-drive motors," IEEE Trans on Magnetics, vol. 42, no. 7, pp. 1861-1866, Jul. 2006.
[8] N. Bianchi, "Electrical machine analysis using finite elements," University of West Florida Published in 2005 by Taylor and Francis Group.
[9] Y. K. Chin, A Permanent Magnet Synchronous Motor for an Electric Vehicle, Sweden, Printed in Sweden Universitetsservice US AB, Thesis for Degree of Master of Science, 2004.
[10] K. C. Kim, D. H. Koo, J. P. Hong, and J. Lee, "A study on the characteristics due to pole-arc to pole-pitch ratio and saliency to improve torque performance of IPMSM," IEEE Trans. on Magnetics, vol. 43, no. 6, pp. 2516-2518, Jun. 2007.