No. F-16-AAA- مشخصههاي ايستا براي ساختار جديد ماشين شار سوي يچ شونده ديسكي با تحريك در روتور عقيل قاهري دانشكده مهندسي برق دانشگاه شهيد بهشتي تهران ايران Aghilghaheri@yahoo.com حسين تركمن دانشكده مهندسي برق دانشگاه شهيد بهشتي تهران ايران Torkaman.h@gmail.com چكيده در اين مقاله يك نوع ماشين شار سوي يچشونده ديسكي آهنرباي داي م با ساختار نوين معرفي شده است. پيكربندي مغناطيسي اين توپولوژي با انواع ديگر ماشينهاي شارسوي يچشونده متفاوت است. با بهينه شدن فضاي موجود براي هسته استاتور و بهبود شرايط دمايي براي آهنرباها علاوه بر سادهگي ساخت و استقامت باعث افزايش چگالي توان و چگالي گشتاور كاهش اعوجاج هارمونيك كل و گشتاور دندانهاي و همچنين بهبود طيف هارمونيكي شكل موجهاي شار پيوندي و ولتاژ ضد محركه القايي شده است. بر اساس اصول عملكرد مدل اوليه و معادلات ابعادي-تواني استخراج گرديده است. سپس مشخصههاي عملكردي استاتيك نظير شار پيوندي ولتاژ ضدمحركه گشتاور خروجي و گشتاور دندانهاي طبق تحليل المان محدود زمان-پله دو-بعدي براي ساختار اراي ه شده ارزيابي شدهاند. نتايج حاصله عملكرد مطلوب ماشين شار سوي يچ شونده ميدان محور جديد را تاي يد ميكند. واژههاي كليدي ماشين شار سوي يچ شونده ساختار ديسكي ماشين بدون جاروبك تحليل المان محدود دو-بعدي روتور قطعهاي. مقدمه ماشين شار سوي يچ شونده (FSM) يك نوع ماشين بدون جاروبك با برجستگي مضاعف و شار استاتور دوقطبي است كه تحريك و سيمپيچهاي متحدالمركز آن در استاتور قرار دارند و روتوري مشابه ماشين سوي يچ رلوكتانس دارد. از ضروريات ماشين شار سوي يچ شونده ولتاژ الكترومغناطيسي القايي اساسا سينوسي آن در مقايسه با ماشينهاي داراي PM قديمي است[ 1, 2]. مفاهيم مختلفي بر پايه اصول ماشين شار سوي يچشونده مورد تحقيق و بررسي قرار گرفته است[ 3, 4]. تحقيقات اخير نشان دهنده بالا بودن ظرفيت تواني چگالي توان و گشتاور و بازده در عين سادگي و استقامت FSMها[ 3, 5] به خصوص در ساختار شار محور[ 9-6 ] بوده است. همچنين لرزش اين ماشينها و توليد نويز صوتي در مقايسه با همتاهاي بدون مگنت (سوي يچ رلوكتانس ماشين) پايينتر است[ 1 ]. تحقيقات مقايسهاي بين ماشينهاي شار سوي يچشونده با ساير ماشينهاي سنكرون داراي آهنربا در روتور نشاندهنده بالا بودن چگالي شار فاصله هوايي و نسبت گشتاور به تلفات مسي FSMها بوده در عين اينكه ريپل گشتاور قابل توجهي دارند كه از گشتاور دندانهاي ناشي ميشود[ 11, 12]. عموم تحقيقات روي ساختار شارشعاعي صورت گرفته است و اندك بررسي در حوضه ماشينهاي شار سوي يچشونده ديسكي
(شار محوري) انجام پذيرفته است نظير[ 8, 13]. با توجه به اينكه AFFSMها ويژگيهاي ماشينهاي با ميدان محوري را در كنار خصوصيات ماشين شار سوي يچشونده دارند لذا به نسبت RFFSMها داراي برتريهاي ذاتي نظير چگالي گشتاور بيشينه هستند[ 6 ]. به علاوه استفاده از روتور قطعهاي به جاي فرم دندانهدار مزاياي زيادي دارد كه پيشتر مورد تحقيق قرار گرفته است[ 14 ]. در FSMهاي روتور قطعهاي ثابت شده است كه وجود آهنربا براي تحريك به جاي كويل DC چگالي گشتاور تقريبا دو برابري اراي ه ميدهد[ 15 ]. وجود آهنرباهاي تحريك در استاتور و در ميان سيمپيچها يكي از مشكلات ماشين - هاي شار سوي يچشونده متداول است زيرا سيمپيچها مهمترين عامل توليد گرما هستند و با افزايش دماي استاتور ريسك مغناطيسزدايي شدن آهنرباها وجود دارد. در [16] يك ماشين FS با تحريك دوگانه اراي ه شده است كه قابليت تنظيم ميدان فاصله هوايي را براي كنترل به عنوان IWM دارد. در [6] يك نمونه ماشين شار سوي يچ شونده شار محور براي كاربرد ژنراتور توربين بادي مطرح شده است. در اين ماشين ويژگيهاي FSها با مزاياي ساختار شار محور همراه شده است و يك مشخصه خروجي بهبوديافته اراي ه شده است كه مشخصههاي ايستاي آن در [7] اراي ه و اعتبارسنجي شده است. در [14] اولين ماشين FS با ساختار شار شعاعي روتور قطعهاي و تحريك DC اراي ه شده است و در [17] طرح بهبود يافته آن با تحريك آهنرباي داي م به منظور افزايش چگالي گشتاور مطرح شده است. همچنين [12] با اراي ه يك ماشين FS با ساختار روتور ماژولار نشان داده است كه در اينگونه ساختارهاي روتور قطعهاي چگالي گشتاور بيشينه و بازده افزايش يافته است. لذا بر اساس اصول عملكرد FSPMها و با استفاده از توپولوژي ديسكي و انتقال تحريك ماشين به روتور يك ماشين شار سوي يچشونده ميدان محور با تحريك در روتور (RE-AFFSPM) دو روتوره سه فاز با 12 دندانه استاتور در هر سمت و 8 قطعه روتور طراحي و اراي ه شده كه چگالي گشتاور آن ماكزيمم و داراي ويژگيهاي ساختاري متعدد نظير گشتاور دندانهاي پايين است. در اين ساختار فضاي اشغال شده توسط آهنرباهاي استاتور بازيابي شده و با انتقال آنها به بخشي كه شرايط دمايي بهتري دارد بهره برداري از فضاي ماشين حداكثر شده است كه نتيجه آن افزايش چگالي گشتاور است. در اين توپولوژي كوپل مشترك مدارها از طريق قطعات روتور كه تحريك در آنجا واقع شده است انجام ميشود و با چرخش روتور فرآيند تغيير پلاريته شار آرميچر انجام مي - شود. استفاده از روتور قطعهاي به نوبه خود باعث كاهش تلفات آهني خواهد شد زيرا در FSMها به دليل تمركز شار نوسانات زيادي در آهنها اتفاق ميافتد كه باعث ايجاد تلفات ميشود[ 12 ]. لذا در اين ساختار به واسطه حذف يوغ روتور و يوغ استاتور و در نتيجه كوتاه شدن مسير شار انتظار ميرود چگالي توان خروجي و بازده افزايش يابد. به علاوه اينكه بدونيوغ ساختن روتور و استاتور باعث كاهش وزن ماشين خواهد شد. توپولوژي و اصول عملكرد RE-AFFSPM در بخش دوم به تفصيل تشريح شده است. روند طراحي و معادلات ابعادي براي ماشين اراي ه شده در بخش سوم مطرح شده است. در بخش چهارم مشخصههاي عملكردي الكترومغناطيسي ايستا نظير شار پيوندي و ولتاژ ضدمحركه گشتاور خروجي و گشتاور دندانهاي براي مدل اراي ه شده بر اساس تحليل المان محدود دوبعدي در يك طرح خطيسازي شده پيشبيني و مورد تحليل و ارزيابي قرار گرفتهاند. نتايج حاصله بيانگر مطلوبيت و برتري اين ساختار است. در بخش آخر نتايج برجسته نتيجهگيري شده است. ساختار اراي ه شده پيكربندي جديد مدل انفجاري سهبعدي موتور اراي ه شده در شكل 1 نشان داده شده است. با توجه مدل سه بعدي باز شده ماشين RE-AFFSPM يك مدل خطي- مستطيلي دوبعدي ساده شده در شكل 3 اراي ه شده است تا اصول عملكرد اين ساختار قابل تفهيم باشد و شبيه سازي بر مبناي آن انجام پذيرد. در اين ساختار بر خلاف انواع قديمي FSM هيچ گونه آهنربايي در استاتور وجود ندارد. استاتور مورق از دوازده دندانه شامل شش دندانه اصلي و شش دندانه كمكي در هر پهلو (سمت) تشكيل شده است كه شش كويل متحدالمركز به صورت يكدرميان به صورت دو ست سه فاز به دور دندانههاي اصلي پيچيده شدهاند. WT1 تا WT6 در شكل 2. شش دندانه كمكي و با نامهاي ET1 تا ET6 در بين دندانههاي اصلي قرار گرفتهاند. در اكثر FSMها روتور برجسته يكپارچه ساخته ميشود. روتور اين توپولوژي به صورت قطعهاي بوده و قطبهاي آن مشابه ماشين سوي يچ رلوكتانس بوده با اين تفاوت كه در وسط هر قطعه يك شكاف ايجاد شده است و آهنرباهاي خاك-كميابي كه به طور پيراموني مغناطيس شدهاند دقيقا در وسط اين قطعهها جاي داده شدهاند و توسط يك فريم با خاصيت گذردهي مغناطيسي بسيار پايين و ضريب انتقال حرارت بالا نظير آلومينيوم در جاي خود محكم شدهاند. از مزاياي روتور قطعهاي ايجاد امكان ساخت مجزاي قطعات و انتقال راحت به محل نصب و اسمبل در صنايعي مانند توربين بادي هوافضا و نظامي است. 2
ج- د- ب- مشخصههای ايستا برای ساختار جديد ماشين شار سوي يچ شونده ديسکی با تحريک در روتور شكل 1: شكل 2: نماي سه-بعدي ماشين RE-AFFSM روتور و استاتور RE-AFFSPM به همراه نامگذاري با توجه به شكل found.2 Error! Reference source not روتور از هشت قطعه مشابه S1 تا S8 و هشت آهنرباي هم اندازه تشكيل شده است. قطبيت آهنرباها در هر روتور يكسو بوده و در دو روتور نسبت به هم در جهتهاي مخالف مغناطيس شدهاند. تعداد دندانههاي روتور و استاتور 4 عدد با يكديگر اختلاف دارند زيرا با توجه به تحقيقات در [14] اين تركيب قطب بيشترين گشتاور و كمترين ريپل را داراست. روتور نسبت به دندانههاي استاتور شار پيوندي براي همه كويلها در هر لحظه برابر است. با توجه به مدل خطي-مستطيلي اراي ه شده در شكل Error! 3 found. Reference source not مفهوم شار-سوي يچينگ در يك سيكل به اين گونه اتفاق ميافتد كه يك سيكل به چهار ربع سيكل تقسيم ميشود. ابتدا با توجه به شكل 3 فلا- يكي از قطعات روتور (دو قطب) با يك دندانه اصلي از استاتور كه شامل كويل A ميشود و يك دندانه كمكي همراستا شده است. در اين حالت مسير شار به گونهاي بسته ميشود كه شار پيوندي عبوري از كويل در مقدار ماكزيمم و منفي خود قرار دارد. طبق شكل 3 در يك- چهارم بعدي سيكل قطعه روتور دقيقا روي دندانهاي از استاتور قرار ميگيرد كه كويل به دور آن پيچيده شده است و لذا با توجه به تقارن دندانههاي استاتور نسبت به قطعه روتور شار عبوري از كويل صفر است. در نيمه سيكل قطعه روتور با دندانه اصلي استاتور كه شامل كويل است و دندانه كمكي مجاور ديگر همراستا ميشود و ماكزيمم شار پيوندي با مقدار مثبت از كويل عبور ميكند شكل 3. در نتيجه پلاريته شار پيوندي تغيير ميكند. در سه-چهارم سيكل دو قطعه از روتور با دندانهاي از استاتور كه شامل كويل است و هر دو دندانه كمكي مجاور آن در حالت همراستايي و تقارن قرار ميگيرد و لذا بار ديگر شار پيوندي با سيمپيچ صفر ميشود كه در شكل 3 نشان داده شده است. و با حركت روتور همين روند تكرار ميشود تا شار و EMF پريوديك را ايجاد كند. در هر يك-هشتم دور روتور يكبار اين سيكل چهار قسمتي تكرار ميشود لذا فركانس EMF القايي 8 برابر فركانس چرخش است. يا به عبارتي همانند يك ماشين سنكرون داراي 8 جفت قطب عمل ميكند. PM8 S8 S7 PM7 PM1 PM6 S1 S6 Carrier S2 Magnetization Direction S5 (a) Rotor PM2 PM5 PM3 S3 S4 PM4 ET5 C3 C4 WT6 WT5 ET6 ET4 B1 B2 WT1 A1 A2 WT4 A3 A4 ET1 C1 C2 ET3 WT2 WT3 (b) Stator with Windings ET2 B3 B4 اصول عملكرد شكل 3: اصول عملكرد RE-AFFSPM در شكل 3 نشان داده شده است. سوي يچ - شدن شار از طريق قطعات روتور كه تحريك را شامل ميشود انجام ميشود. كاربرد اساسي قطعات روتور انتقال شار تحريك با چرخش روتور از طريق مسير تعريف شده به كويلهاي مجاور آرميچر است. با توجه به موقعيت نسبي قرارگيري قطعات روتور نسبت به دندانههاي خاصي از استاتور ميتواند پلاريته شار پيوندي در كويلها تغيير كند. در اين توپولوژي هر چهار كويل مربوط به هر فاز با يكديگر سري شدهاند و با توجه به تقارن مكانيكي قطعات توزيع چگالي شار تحريك در حالت مدار باز: (الف) موقعيت همراستاي اوليه (ب) غير همراستاي در يكچهام سيكل (ج) هم - راستايي در نيمه سيكل (د) غير همراستايي در سهچهارم سيكل 3
معادلات ابعادي به منظور طراحي ابعاد مختلف ماشين با در دست داشتن توان مورد نظر و همچنين قيود مربوطه به كاربرد موردنظر ميزان گشتاور توليدي و همچنين ابعاد هندسي ماشين بهدست خواهد آمد. در اين راستا با در نظر گرفتن شار پيوندي سينوسي ايدهآل شكل موجهاي ولتاژ ضدمحركه و جريان فاز كاملا سينوسي ميشوند و گشتاور بدون ريپل را نتيجه ميدهد. با ناچيز در نظر گرفتن مقدار مقاومت سيمپيچهاي استاتور و توجه به اينكه در حالت ايدهآل ولتاژ و جريان همفاز هستند معادله گشتاور خروجي RE-AFFSPM با توجه به معادلات ابعادي اراي ه شده براي ماشينهاي شار سوي يچشونده شار شعاعي[ 18 ] و محوري[ 6 ] و توسعه آن براي مدل جديد بدست آمده است و به صورت زير نوشته ميشود: T μk K A B D D D (1) كه تعداد سگمنتهاي روتور تعداد دندانههاي استاتور در هر وجه A ضريب توضيع شكل موج K ضريب نشت شار K بازده μ الكتريكي B بيشينه چگالي شار فاصله هوايي قطر خارجي ماشين هستند. D بارگذاري قطر داخلي و D با توجه به اين نكته كه در ماشينهاي شار محور بيشترين بارگذاري الكتريكي در قطر داخلي اتفاق ميافتد لذا در رابطه (1) بارگذاري الكتريكي طبق معادله زير اراي ه ميشود: A (2) كه I مقدار مو ثر جريان فاز n تعداددور سيمپيچي هر فاز و m تعداد فازها هستند. ماكزيمم چگالي شار وقتي اتفاق ميافتد كه روتور در يكي از موقعيتهاي»الف «يا»ج» شكل Error! Reference source not 3 found. باشد. در اين حالت چگالي شار ماكزيمم طبق رابطه زير محاسبه ميشود: B (3) نسبت قطر داخلي به خارجي استاتور طبق [7, 19] به صورت زير مقداردهي ميشود: با جايگذاري رابطه (4) در (1) گشتاور ماشين RE-AFFSPM به صورت زير محاسبه ميشود: T μk K A B D 1K K (5) با جايگذاري سرعت مبناي روتور و تبديل آن به rpm طبق و جايگذاري در (5) رابطه توان به صورت زير بست ميآيد: P μk K A B n D 1K K (6) بنابراين طراحي ماشين RE-AFFSPM ميتواند طبق يك روند كلي طراحي بر اساس معادله توان به صورت زير نوشته ميشود: D (7) پارامترهاي طراحي ماشين RE-AFFSPM در جدول 1 آورده شده است. با توجه به [14] بهترين مصالحه براي عرض دندانههاي آرميچر و كمكي هنگامي اتفاق ميافتد كه هر دو عرضي برابر داشته باشند. زيرا با توجه به مفهوم شار سوي يچينگ در همراستايي قطعه روتور با يك دندانه اصلي و يك كمكي ماكزيمم شار به طور متقارن از هر دو دندانه عبور ميكند و در نتيجه ميبايست تقريبا عرض برابري داشته باشند تا براي يونيفورم شدن شار مسير گذر شار مقاطع عبور هممساحت داشته باشد. همچنين در اين حالت چگالي شار ماكزيمم در سگمنتهاي روتور نيز برابر با دندانهها ميباشد بر اين اساس طول محوري قطعات روتور نيز تعيين شده است. پارامتر توان نامي سرعت نامي جريان نامي تعداد فاز تعداد دور در هر فاز تعداد قطبهاي استاتور تعداد قطعات روتور قطر بيروني استاتور نسبت قطر روتور به استاتور طول محوري كل طول فاصله هوايي عرض آهنربا Pn جدول 1: اطلاعات طراحي RE-AFFSPM نماد مقدار 2 /3 واحد Kw rpm A 5 7 3 748 12 8 2 /577 13 /5 4 nr In m nph Ps Pr Do Kr LA Lg Wpm K,,,.577 (4) 4
پارامتر چگالي شار پسماند آهنربا Br نماد مقدار 1 /2 واحد T ضخامت آهنرباهاي تحريك در جهت اسپان قطعات تاثير شديدي بر روي ريپل گشتاور و طيف هارمونيكي EMF دارد كه در بخشهاي بعدي بررسي شده است. اسپان قطعات روتور ميبايست به گونهاي تعيين شود كه back-emf بهترين طيف هارمونيكي را داشته باشد و كمترين تاثير منفي را روي مقدار ميانگين گشتاور گذارد. لذا اندكي كوپل مغناطيسي مابين قطعات روتور در نظر گرفته شده است. اين عمل تحمل خطا را نيز افزايش ميدهد. با توجه به مسير شار در اين ساختار نيازي به يوغ استاتور نميباشد و لذا به نسبت [19] طول محوري استاتور كوتاهتر در نظر گرفته ميشود. البته با توجه به نشت شار بسيار اندك در قسمتهاي مابين دندانههاي استاتور مي - توان استاتور را به صورت يكپارچه با يوغ باريك شده ساخت كه در اين حالت اگرچه مقداري نشت شار اتفاق ميافتد اما به استحكام ساختار ميارزد. و نيازي به اسمبل كردن دندانههاي روتور توسط يك ساپورت ساختاري نمي - باشد. مدل المان محدود RE-AFFSPM ماشين RE-AFFSPM توسط نرمافزار JMAG-Designer شبيه سازي شده است. RE-AFFSPM بر اساس شعاع ميانگين نوار شده است و ابعاد در قطر ميانگين بدست آمدهاند. عمق مدل به اندازه اختلاف بين شعاع خارجي و داخلي انتخاب شده است. اين روش مدلسازي از قابليت اطمينان بالايي برخوردار است و زمان شبيهسازي را تا حد زيادي كاهش ميدهد[ 2 ]. مدل خطي شده دو-بعدي در شكل 4 نشان داده شده است. سرعت نامي ماشين 5 rpm است سرعت مرتبط خطي آن 4/136 m/s بدست آمده است. شكل 4: نوزيع مغناطيسي شار تحريك و خطوط شار در مدل دو-بعدي :RE-AFFSPM (الف) موقعيت همراستاي اوليه (ب) غير هم- راستاي در يكچهام سيكل نتايج شبيهسازي الكترومغناطيسي و بحث در اين بخش شبيهسازي بر مبناي تحليل المان محدود زمان-پله دو-بعدي صورت پذيرفته است. شار پيوندي تمامي كويلهاي هر فاز به صورت سري به يكديگر متصل شدهاند. و ماشين از نظر نحوه سيمپيچي در هر 18 درجه مكانيكي پريوديك است. و بر خلاف FSPMهاي سنتي هيچگونه جابجايي فاز بين كويلهاي فازها وجود ندارد. شكل 5 شار پيوندي عبوري از كويلهاي مربوط به فازهاي B A و C را نشان ميدهد. در اين ساختار شار پيوندي با تمامي كويلهاي هر فاز مشابه هم بوده و شار مجموع از جمع چهار شبهسينوسي مشابه با پيك يك-چهارم مجموع بدست ميآيد. هر دو كويل مجاور 6 درجه مكانيكي اختلاف زاويه دارند كه معادل 96 درجه الكتريكي است. بنابراين بين هر دو كويل مجاور 24 درجه الكتريكي اختلاف زاويه است. كه با تعويض جاي دو فاز B و C به 12 درجه تبديل ميشود. در شكل 5 نيز مشاهده ميشود كه شار پيوندي سه فاز وضعيتي سينوسي داشته و اختلاف فاز آنها درجه الكتريكي است. اين شكل موجها عملكرد ماشين RE-AFFSPM را به عنوان يك ماشين بدون جاروبك AC تاييد ميكند. ولتاژ القايي در شكل 6 ولتاژ ضدمحركه ايجاد شده توسط تحريك در سرعت نامي نشان داده شده است. در [14, 21] اشاره شده است كه با توجه به اختلاف ساختاري بين دو موقعيتي كه شار پيوندي صفر را نتيجه ميدهد چگالي شار در لبهها و ريشه دندانه آرميچر متفاوت است كه اين امر باعث بوجود آمدن عدم تقارن در شكل موج ولتاژ القايي خواهد شد كه خود باعث ايجاد هارمونيكهاي ناخواسته و ريپل گشتاور خروجي ميشود. با توجه به شكل 6 موج EMF ماشين RE-AFFSPM به صورت سه-فاز متعادل است و دامنه آن در نواحي مثبت و منفي تقريبا برابر است. دليل اين امر ايجاد شكاف در قسمت مياني قطعات روتور است كه باعث ميشود در هنگام گذر از صفر از مثبت به منفي همپوشاني قطعات با دندانههاي آرميچر كاهش يابد. همچنين با توجه به شكل 6 ميتوان دريافت كه بالانس جابهجايي فاز بين هر سه شكل موج ولتاژ فازها برقرار است. 5
.6.4.2 -.2 -.4 -.6 شار پيوندي وابسته است. معمولا در ساختارهاي با روتور قطعهاي گشتاور دندانهاي مقدار بزرگي است كه باعث ايجاد ريپل گشتاور خروجي خواهد شد[ 12 ]. در اين ساختار گشتاور دندانهاي با توجه به كوچك در نظر گرفتن عرض شيار-باز استاتور و همپوشاني اندك قطعات روتور با دندانههاي كمكي از استاتور در همراستايي به نسبت ميانگين گشتاور خروجي ناچيز است. مقدار پيك تو پيك گشتاور دندانهاي برابر با 6,93 N.m است كه برابر با 12 درصد گشتاور ميانگين در جريان نامي است. 8 [Wb] فاز C فاز B فاز A شكل 7: شكل 8: شكل 5: شكل 6: شكل موج شار-پيوندي سه فاز ماشين RE-AFFSPM شكل موج ولتاژ ضدمحركه سه-فاز به ازاي سرعت نامي موتور گشتاور خروجي شكل 7 گشتاور خروجي ماشين RE-AFFSPM را در جريان نامي و مقادير پايينتر از جريان نامي با توجه به زمان نشان ميدهد. طبق اين شكل ميانگين و نوسانات گشتاور خروجي متناسب با اندازه جريان آرميچر است. ريپل گشتاور با مقدار دامنه جريان تناسب عكس دارد و در جريانهاي بالاتر ريپل گشتاور كوچكتر است. مقدار متوسط گشتاور خروجي در چگالي جريان نامي 4,5 A/ 2 برابر 57,4 N.m با ريپل گشتاور 44 درصد است. اين مقدار ريپل گشتاور براي ماشين شار سوي يچينگ روتور قطعهاي مطلوب است. گشتاور دندانهاي شكل 8 گشتاور دندانهاي موتور RE-AFFSPM را نشان ميدهد. گشتاور دتدانهاي به سرعت وابستگي ندارد و تنها به ابعاد ساختاري مانند عرض شيار- باز روتور و استاتور شكل و ضخامت آهنرباهاي تحريك و موقعيت آنها گشتاور خروجي ماشين RE-AFFSPM در چگالي جريانهاي آرميچر متفاوت و سرعت 5 rpm گشتاور دتدانهاي ماشين RE-AFFSPM برحسب زمان [N.m] 7 6 5 4 3 2 1 4 3 2 1 j=4.5 A/2 j=3.85 A/2 j=3.21 A/2 j=2.57 A/2 j=1.93 A/2 j=1.28 A/2 j=.64 A/2-1 -2-3 -4 [v] 3 2 1-1 -2-3 فاز A فاز C فاز B ولتاژ القايي گشتاور [N.m] گشتاور دندانه اي 6
stator and rotor, Journal of Applied Physics, vol. 13, no. 7, pp. 7F124, 28. [12] A. S. Thomas, Z. Q. Zhu, and L. J. Wu, Novel Modular-Rotor Switched-Flux Permanent Magnet Machines, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 48, no. 6, pp. 2249-2258, 212. [13] L. Hao, M. Lin, D. Xu, N. Li, and W. Zhang, Analysis of Cogging Torque Reduction Techniques in Axial-Field Flux-Switching Permanent-Magnet Machine, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 26, no. 4, pp. 1-5, 216. [14] A. Zulu, B. C. Mecrow, and M. Armstrong, A Wound-Field Three- Phase Flux-Switching Synchronous Motor With All Excitation Sources on the Stator, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 46, no. 6, pp. 2363-2371, 21. [15] A. Zulu, B. C. Mecrow, and M. Armstrong, Permanent-Magnet Flux- Switching Synchronous Motor Employing a Segmental Rotor, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 48, no. 6, pp. 2259-2267, 212. [16] W. Hua, M. Cheng, and G. Zhang, A Novel Hybrid Excitation Flux- Switching Motor for Hybrid Vehicles, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 45, no. 1, pp. 4728-4731, 29. [17] A. Zulu, B. C. Mecrow, and M. Armstrong, Investigation of the- Equivalent Model for Performance Prediction of Flux-Switching Synchronous Motors With Segmented Rotors, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 59, no. 6, pp. 2393-242, 212. [18] W. Hua, M. Cheng, Z. Q. Zhu, and D. Howe, Design of Flux-Switching Permanent Magnet Machine Considering the Limitation of Inverter and Flux-Weakening Capability, in Conference Record of the 26 IEEE Industry Applications Conference Forty-First IAS Annual Meeting, 26, pp. 243-241. [19] R. Madhavan, and B. G. Fernandes, Axial Flux Segmented SRM With a Higher Number of Rotor Segments for Electric Vehicles, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 28, no. 1, pp. 23-213, 213. [2] R. Madhavan, and B. G. Fernandes, A novel axial flux segmented SRM for electric vehicle application, in XIX International Conference on Electrical Machines (ICEM), 21, pp. 1-6. [21] S. E. Abdollahi, and S. Vaez-Zadeh, Reducing Cogging Torque in Flux Switching Motors With Segmented Rotor, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 49, no. 1, pp. 534-539, 213. نتيجهگيري در اين مقاله يك ساختار جديد از ماشينهاي شار سوي يچشونده ديسكي با تحريك آهنرباي داي م قرار گرفته در روتور قطعهاي اراي ه شد. اين ساختار مزاياي ماشينهاي شار سوي يچشونده را در ساختار ديسكي ماشينهاي محوري به همراه دارد. لذا بيشينه بودن چگالي گشتاور به واسطه افزايش سطح فعال فاصله هوايي در ساختار ميدان محوري از ويژگيهاي بارز RE-AFFSPM است. همچنين در ماشين اراي ه شده خنكسازي بهتر انجام ميپذيرد و آهن - رباها در موقعيتي قرار دارند كه به سختي امكان مغناطيس زدايي آنها به وسيله گرما يا شار عكسالعمل آرميچر وجود دارد. معادلات ابعادي براي ساختار اري ه شده توسعه داده شد و يك RE-AFFSPM با نسبت قطب استاتور به 2,3 Kw روتور 8/12 و توان طراحي شد. شار پيوندي مدارباز ولتاژ ضدمحركه گشتاور دندانهاي و گشتاور خروجي ماشين بر اساس شبيهسازي المان محدود پله-زمان دو-بعدي تحقيق شد. و نتايج عملكرد ماشين جديد را تاي يد ميكند. منابع [1] E. Hoang, A. Ben Ahmed, and J. Lucidarme, Switching flux permanent magnet polyphased synchronous machines, in European conference on power electronics and applications, 1997, pp. 3.93-3.98. [2] W. Hua, M. Cheng, Z. Q. Zhu, and D. Howe, Analysis and Optimization of Back EMF Waveform of a Flux-Switching Permanent Magnet Motor, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 23, no. 3, pp. 727-733, 28. [3] M. Cheng, W. Hua, J. Zhang, and W. Zhao, Overview of Stator- Permanent Magnet Brushless Machines, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 58, no. 11, pp. 587-511, 211. [4] Y. Shi, L. Jian, J. Wei, Z. Shao, W. Li, and C. C. Chan, A New Perspective on the Operating Principle of Flux-Switching Permanent- Magnet Machines, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 63, no. 3, pp. 1425-1437, 216. [5] Y. Tang, J. J. H. Paulides, T. E. Motoasca, and E. A. Lomonova, Flux- Switching Machine With DC Excitation, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 48, no. 11, pp. 3583-3586, 212. [6] M. Lin, L. Hao, X. Li, X. Zhao, and Z. Q. Zhu, A Novel Axial Field Flux-Switching Permanent Magnet Wind Power Generator, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 47, no. 1, pp. 4457-446, 211. [7] L. Hao, M. Lin, X. Zhao, X. Fu, Z. Q. Zhu, and P. Jin, Static Characteristics Analysis and Experimental Study of a Novel Axial Field Flux-Switching Permanent Magnet Generator, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 48, no. 11, pp. 4212-4215, 212. [8] L. Hao, M. Lin, D. Xu, X. Fu, and W. Zhang, Static Characteristics of a Novel Axial Field Flux-Switching Permanent Magnet Motor with Three Stator Structures, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 5, no. 1, pp. 1-4, 214. [9] L. Hao, M. Lin, D. Xu, and W. Zhang, Cogging Torque Reduction of Axial Field Flux-Switching Permanent Magnet Machine by Adding Magnetic Bridge in Stator Tooth, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 24, no. 3, pp. 1-5, 214. [1] C. Pollock, and M. Brackley, Comparison of the acoustic noise of a flux-switching and a switched reluctance drive, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 39, no. 3, pp. 826-834, 23. [11] W. Hua, M. Cheng, Z. Zhu, W. Zhao, and X. Kong, Comparison of electromagnetic performance of brushless motors having magnets in 7