دانلود مقاله ترجمه شده روش طراحی ماشین آلات مغناطیسی دائمی شار برگشتی (IEEE 2017) (ترجمه ویژه – طلایی ⭐️⭐️⭐️)

روش طراحی ماشین آلات مغناطیسی دائمی شار برگشتی

Design Procedure of Flux Reversal Permanent Magnet Machines

چکیده

۱- مقدمه

۲- ساختار و نحوه‌ عملکرد

۳- معادلات تناسب برای ماشین FRPM

۴- طراحی هندسه‌ی روتور و استاتور

۵- روش طراحی و ارزیابی‌ها

۶- نتیجه‌گیری

چکیده

ماشین‌های آهنربای دائمی شار برگشتی (FRPMMs) دارای مزایای فراوانی از جمله پیکربندی ساده‌ی روتور، تراکم گشتاور بالا، پاسخ سریع گذرا و غیره هستند. روند طراحی کلی ماشین‌های FRPM تاکنون مورد بررسی قرار نگرفته است. بنابراین هدف اصلی این پژوهش، ارائه و توسعه‌ی روشی برای طراحی سه‌فازی ماشین‌های FRPM است. ابتدا، معادلات تناسب براساس نیروی حرکت مغناطیسی (MMF) و مدل نفوذپذیری استخراج شده است. سپس، تأثیر پارامترهای کلیدی در معادلات تناسب، مانند ترکیبات شیار قطبی، شعاع شکاف هوا، بارگذاری الکتریکی و بارگذاری مغناطیسی معادل بر تراکم گشتاور مورد بررسی قرار می‌گیرد. همچنین، ترکیبات شیار قطبی که کارایی عملی دارند، دسته‌بندی شده و متناسب با نوع پیچش در هر ترکیب برای دستیابی به حداکثر گشتاور خروجی طبقه‌بندی شده‌اند. جزئیات و نحوه‌ی طراحی هندسه‌ی روتور و استاتور نیز ارائه شده است. در نهایت، روند طراحی این نوع ماشین با استفاده از تحلیل المان محدود (FEA) به‌دست آمده و با نتایج تجربی برای یک نمونه ماشین FRPM حاوی شیار ۱۲ استاتور/ ۱۷ روتور، اعتبارسنجی شده است.

۶- نتیجه‌گیری
در این تحقیق، یک روش طراحی تحلیلی برای ماشین FRPM سه‌فازی ارائه گردید که شامل معادلات تناسب، طراحی استاتور و روتور، ترکیبات شیار قطبی عملی و ارائه‌ی پیکربندی سیم‌پیج برای هر کدام از ترکیبات است. همچنین در این مطالعه، مقادیر ورودی برای طراحی انتخاب شده و تأثیرات پارامترهای کلیدی در معادلات تناسب مانند شیارهای استاتور و روتور، شعاع شکاف هوا، بارگذاری الکتریکی و بارگذاری مغناطیسی معادل براساس FEA مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد، زمانی که شعاع روتور در محدوده‌ی ۱۰۰ میلیمتر است، تعداد شکاف روتور بهینه برای ۶ استاتور، ۱۲ استاتور و ۱۸ استاتور ماشین FRPM با سیم‌پیچی غیرهمپوشانی به ترتیب ۸، ۱۴ و ۲۱ است. لازم به ذکر است که تعداد شکاف روتور بهینه برای گشتاور حداکثر یک مقدار ثابت نیست، بلکه با تغییر قطر خروجی ماشین مقدار آن عوض می‌شود. بزرگترین قطر سبب بیشترین شکاف روتور بهینه می‌شود. در نهایت، مقایسه بین نتایج تجربی، مقادیر طراحی تحلیلی و FEA نشان داد که مؤثرترین روش طراحی در این مطالعه ارائه شده است.

Abstract

Flux reversal permanent magnet machines (FRPMMs) exhibit many advantages such as simple rotor configuration, high torque density, fast transient response, etc. However, the general analytical design procedure of FRPMMs has not been established. Thus, this paper mainly focuses on developing an analytical design methodology of three-phase FRPMMs. First, the sizing equations are derived based on a magneto motive force (MMF)-permeance model. Then, the influences of several key parameters in the sizing equation including slot-pole combination, airgap radius, electric loading and equivalent magnetic loading on the torque density are analyzed. Moreover, the feasible slot-pole combinations are summarized and the corresponding winding type of each combination is recommended in order to maximize the output torque. Besides, the detailed geometric design of stator and rotor are presented. Finally, the proposed analytical design procedure is verified by finite element analysis (FEA) and experiments on a 12-stator-slot/17-rotor-slot FRPMM prototype.

VI. CONCLUSION

In this paper, an analytical design methodology of three-phase FRPMM is proposed, which includes the sizing equation, geometric design of stator and rotor, feasible slot-pole combinations and the recommended winding configurations of each combination. Moreover, to help to select the initial design values, the effects of some key parameters in the sizing equation such as number of stator and rotor slots, airgap radius, electrical loading and equivalent magnetic loading are investigated based on FEA. It is found that when the rotor radius is around 100mm, the optimized rotor slot number for 6-stator-slot, 12-stator-slot and 18-stator-slot FRPMMs with non-overlapping windings are 8, 14 and 21, respectively. However, it should be noted that the optimal rotor slot number for a maximum torque is not a constant but changes with the machine outer diameter. The larger the diameter, the more the optimal rotor slots. Finally, through comparisons among the experimental results, the analytical design value and FEA, the effectiveness of the proposed design methodology can be seen.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

روش طراحی ماشین آلات مغناطیسی دائمی شار برگشتی

Design Procedure of Flux Reversal Permanent Magnet Machines