طراحي و بهينه¬سازي ماشين¬هاي الكتريكي آهنرباي دائم شار شعاعي چندتكه در راستاي محور

PhD

تمركز اين رساله بر توسعه بنيادين يك روش طراحي ماشين¬هاي الكتريكي شار شعاعي با هدف بهبود مشخصه¬هاي عملكردي آن¬ها است. روش طراحي موردنظر شامل يك ساختار ويژه تحت عنوان «ساختار چندتكه در راستاي محور» است، كه در آن بخش¬هاي ماشين (به طور ويژه روتور) از تكه-هاي جداگانه¬اي تشكيل شده است كه داراي مشخصات طراحي متفاوت هستند. در اولين قدم مباني مفهومي مربوط به چگونگي بهبود مشخصه شكل موج گشتاور موتور، به عنوان مشخصه عملكردي اصلي موردنظر در اين رساله، معرفي مي¬شود. به دنبال اين بخش يك الگوريتم پايه¬اي براي محاسبه بهينه طراحي اين ماشين¬ها ارائه خواهد شد كه در آن دستيابي به طرح بهينه با صرف هزينه محاسباتي كم و دقت زياد موردنظر است. سپس دو نمونه موتور داراي آهنرباي دائم با اتكا بر ايده مذكور موردمطالعه قرار مي¬گيرند: يك موتور سنكرون آهنرباي سطحي براي كاربرد محركه اتوبوس الكتريكي، و يك نوع موتور سنكرون رلوكتانسي تقويت¬شده با آهنرباي دائم، براي وسايل نقليه توان پايين نظير موتورسيكلت الكتريكي. در مورد نخست علاوه بر بررسي بهبود شكل موج گشتاور، ملاحظات مكانيكي مرتبط با طراحي محور موتور، نظر به تأمين استقامت در مقابل خستگي مكانيكي، موردمطالعه قرار خواهد گرفت. همچنين با استفاده از يك مدل تركيبي عددي- تحليلي عملكرد حرارتي اين موتور محاسبه شده و اطلاعات اوليه مربوط به الزامات سيستم خنك¬كننده آن تعيين مي¬شود. در مورد موتور نوع دوم (طراحي توان پايين) نيز به بهبود شكل موج گشتاور، افزايش بهره¬وري استفاده از مواد مغناطيس دائم، و بهبود ضريب قدرت موتور در قياس با انواع متداول ماشين¬هاي رلوكتانسي تقويت‌شده و با آهنرباي دائم پرداخته مي¬شود. در پايان يك نمونه از موتور تركيبي رلوكتانسي- آهنرباي دائم ساخته شده و اندازه¬گيري¬هاي آزمايشگاهي با هدف سنجش اعتبار نتايج تئوري انجام مي¬شود. درنهايت نشان داده مي¬شود كه ساختار چندتكه در راستاي محور ظرفيت مناسبي براي بهبود طيف وسيعي از مشخصات عملكردي ماشين¬هاي شار شعاعي دارد. و محاسبه بهينه آن با الگوريتم پيشنهادي در اين رساله به‌سادگي امكان¬پذير است.

211175

دانشگاه علم و صنعت ايران

رضا نصيري زرندي

مهندسي برق قدرت

ابوالفضل واحدي