طراحی روتور در موتور سوئیچ رلوکتانس به منظور تولید گشتاور پیوسته بوسیله ی آنالیز اجزای محدود

الموضوعات :

داوود کرمعلیان ¹ (کارشناس ارشد – دانشکده مهندسی برق، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران.)
بهروز مجیدی ² (استادیار – دانشکده مهندسی برق، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران)
محمدرضا یوسفی ³ (مرکز تحقیقاتی ریزشبکه‌های هوشمند، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف‌آباد)

تاريخ الإرسال : 05 السبت , جمادى الثانية, 1438 تاريخ التأكيد : 16 الإثنين , ربيع الأول, 1439 تاريخ الإصدار : 04 الجمعة , ربيع الثاني, 1439

الکلمات المفتاحية: موتور سوئیچ رلوکتانس, آنالیز اجزای محدود, گشتاور پیوسته, ناحیه‌ی مرده,

ملخص المقالة :

ویژگی‌های الکتریکی، مکانیکی، قابلیت اطمینان بالا و همچنین سادگی ساخت و نگهداری موتورهای سوئیچ رلوکتانس باعث استفاده‌ی گسترده از این نوع موتور در صنعت شده‌است. با این حال عمده‌ترین مشکلات این موتور داشتن گشتاور ناپیوسته در برخی از زوایای گردش روتور و عدم راه‌اندازی می‌باشد. در این مقاله به منظور افزایش ناحیه‌ی گشتاور مثبت و از بین بردن ناحیه‌ی بدون گشتاور موسوم به ناحیه‌ی مرده1، ساختار جدیدی از روتور ارائه شده است تا علاوه بر اینکه فاصله‌ی هوایی را ثابت نگه دارد، مشکل پیوستگی گشتاور را تحت بارهای بزرگ برطرف نماید. در این روش با ایجاد برش در روتور تحت دو فاکتور مکان و زاویه‌ی برش، اندوکتانس متغیری ایجاد می‌شود که گشتاور تولیدی را به دو بخش مجزا تقسیم‌بندی می‌کند و بازه‌ی تولید گشتاور مثبت بیشتر می‌شود به صورتی که هم‌پوشانی گشتاور مثبت بین دو فاز بوجود می‌آید. به منظور تأیید این ساختار، بهینه‌سازی متغیرهای فوق و مشاهده‌ی خروجی‌های موتور از روش شبیه‌سازی آنالیز اجزای محدود استفاده و ملاحظات ساخت نیز مورد توجه قرار گرفته است.

المصادر:

[1]  I. Petrov, J. Pyrhonen, "Performance of low-cost permanent magnet material in PM synchronous machines", IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 60, No. 6, pp. 2131-2139, June 2013.

[2]  F.J.T.E. Ferreira, G. Baoming, A.T.D. Almeida, "Reliability and operation of high-efficiency induction motors", IEEE Trans. on Industry Applications, Vol. 52, No. 6, pp. 4628-4637, Nov./Dec. 2016.

[3]  J. Hur, J.W. Reu, B.W. Kim, G.H. Kang, "Vibration reduction of IPM-Type BLDC motor using negative third harmonic elimination method of air-gap flux density", IEEE Trans. on Industry Applications, Vol. 47, No. 3, pp. 1300-1309,  May/June 2011.

[4]  S. Marinkov, B.D. Jager, "Four-quadrant control of 4/2 switch reluctance machines", IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 63, No. 12, pp. 7393-7403, Dec. 2016.

[5]  J.W. Ahan, H.M. Khoi, D.H. Lee, "Design and analysis of high speed 4/2 SRM for an air-blower", Proceeding IEEE/ISIE, pp. 1242-1246, Bari, Italy, July 2010.

[6]  C. Lee, R. Krishnan, "New designs of a two phase E-core switched reluctance machine by optimization the magnetic structure for a specific application: concept, design, and analysis", IEEE Trans. on Industry Applications, Vol. 45, No. 5, pp. 1804-1814, Sep./Oct. 2009.

[7]  P.C. Sen, "Principle of electric machines and power electronics", Wiley, Third Edition, 2013.

[8]  N.S. Lobo, E. Swint, R. Krishnan, "M-phase N-segment flux-reversal free stator switched reluctance machines", Proceeding of the IEEE/IAS, pp.1-8, Edmonton, AB, Canada, Oct. 2008.

[9]  S. Prabhu, M. Balai, V. Kamaraj, "Analysis of two phase switched reluctance motor with flux reversal free stator”, Proceeding of the IEEE/PEDS, pp. 320-325, Sydney, NSW, Australia, June 2015.

[10] R. Krishnan, "Switched reluctance motor drives", Boca Raton, FL: CRC Press, 2003.

[11] P. Bogu, M. Korkosz, A. Powrozek, J. Prokop, "A two phase switched reluctance motor with reduced stator pole arc", Proceeding of the IEEE/EDPE, pp. 312-318, Tatranska Lomnica, Slovakia, Sep. 2015.

[12] R. Hamdy, J. Fletcher, B.W. Williams, "Bidirectional starting of a symmetrical two phase switch reluctance machine", IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol. 15, No. 2, pp. 211-217, June 2000.

[13] P.T. Hieu, D.H. Lee, J.W. Ahn, "Design of 2-phase 4/2 SRM for torque ripple reduction", Proceeding of the IEEE/ICEMS, pp. 1-6, Sapporo, Japan, Oct. 2012.

[14] S.G. Oh, R. Krishnan, "Two phase SRM with flux reversal free stator: concept, design and experimental verification", IEEE Trans. on Industry Applications, Vol. 43, No. 5, pp. 1247-1257, Sep./Oct. 2007.

[15] C. Lee, R. Krishnan, N.S. Lobo, "Novel tow-phase switch reluctance machine using common-pole E-core structure: concept, analysis and experimental verification", IEEE Trans. on Industry Applications, Vol. 45, No. 2, pp. 221-226, March/April 2009.

E.S. Hamdi, "Design of small electrical machines", Wiley, First Edition, 1995.