یک ماشین شیار کسری با سیم پیچی متمرکز با ساختار آهنربای داخلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی برق/ دانشگاه علوم دریایی امام خمینی(ره) نوشهر

10.22034/ijmt.2021.531321.1685

چکیده

ساختار شیار کسری با سیم پیچ متمرکز توجهات روز افزونی را در زمینه موتورهای بدون جاروبک آهنربای دایم به دلیل چگالی توان بالا، بازدهی مناسب، تلفات مسی کم و قابلیت اطمینان بالا جلب کرده است. این ویژگی‌ها، ساختار مذکور را به عنوان نماینده‌ای بالقوه برای بکارگیری در کاربردهایی که نیازمند چگالی توان و بازدهی بالاست ازقبیل: سیستم پیشران کشتی و زیردریایی برقی و خودروهای برقی تبدیل کرده است. بحث و بررسی کاملی در مورد انتخاب ترکیبات مختلف شیار-قطب از نقطه نظر ضریب سیم پیچی، کشش مغناطیسی غیر متقارن، گشتاور دندانه و ملاحظات مربوط به کاربرد ارایه گردیده است که سبب محدود نمودن دایره انتخابات به دو ترکیب شیار-قطب شده است. یک الگوریتم ترکیبی برای طراحی دو ماشین شیارکسری سیم پیچ متمرکز با روتور آهنربای دایم داخلی پیشنهاد گردیده است که دارای سرعت و دقت بالا به صورت همزمان می‌باشد. یک مقایسه کامل بین دو نمونه ماشین آهنربای دایم داخلی با شیار کسری و سیم پیچی متمرکز ارایه گردیده است که در آن توزیع هارمونیک‌های فضایی چگالی شار مغناطیسی روتور و آرمیچر در فاصله هوایی بررسی شده است. به منظور صحت سنجی نتایج طراحی و شبیه سازی، یک ژنراتور با شیار کسری و سیم پیچی متمرکز و روتور آهنربای داخلی با توان نامی 2 کیلووات و سرعت اسمی 1500 دور بر دقیقه ساخته شده است که نتایج حاصله از تست با نتایج شبیه سازی مقایسه گردیده است. بر اساس نتایج عملی، داده های حاصل از اندازه گیری و شبیه سازی به میزان مطلوبی همخوانی داشته به طوری که میزان خطا در ولتاژ القایی در حالت بی باری برابر 3.5% و برای ولتاژ ترمینال در بار کامل برابر 4.3% می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A Fractional Slot Concentrated Winding Machine with Interior PMs

نویسندگان [English]

  • hassan mohammadi
  • Reza Moradpour
department of electrical engineering, imam khomeini marine science university
چکیده [English]

Fractional slot concentrated winding (FSCW) configurations are drawing more attention in the area of brushless PM machines due to high power density, high efficiency, low copper consumption and high reliability. These characteristics make them suitable candidates in applications where high power density and efficiency are required, such as electric ship and submarine propulsion systems and electric vehicles. Detailed discussion regarding the choice of pole-slot combination is addressed form the viewpoint of winding factor, unbalanced magnetic pull, cogging torque and case-study conditions leading to narrowing down the decision choices to two candidates. A hybrid design algorithm is proposed for designing the two interior PM (IPM) FSCW machines obtaining the advantage of high processing speed and high precision simultaneously. A comprehensive comparison is made between the two IPM FSCW machines by analyzing the spatial harmonic spectrum of armature and rotor flux density distribution in air gap region. In order to validate the design and simulation results, a 2kw, 1500 rpm IPM FSCW generator is prototyped and the test results are compared with the simulation data. According to the experimental results, the measurement and simulation data have good level of consistency in which the error rate for no-load back-emf is 3.5% and for the full-load terminal voltage is 4.3%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Analytical design Experimental study
  • finite element method
  • Fractional solt concentrated winding
  • Hybrid design algorithm
  • Interior permanent magnet
  • Pole and slot combination