طراحی، بهینه سازی و تحلیل اجزاء محدود موتور سنکرون آهن ربا دائم نوع دیسکی

چکیده مقاله

این مقاله به طراحی تحلیلی، بهینه­سازی و شبیه­سازی به روش اجزای محدود یک موتور سنکرون آهن­ربا ­دائم از نوع شارمحور با سرعت بسیار بالا می­پردازد. این موتور دارای توان نامی تقریبی نیم اسب­بخار و سرعت 60.000 دور بر دقیقه بوده که در برخی از کاربردهای صنعتی خاص مورد استفاده قرار می­گیرد. برحسب مشخصات نامی موردنظر برای موتور، با استفاده از روابط تحلیلی طراحی موتورهای سنکرون آهن­ربا دائم، محاسبات اجزای مختلف موتور شامل مشخصات ابعادی، مغناطیسی و جنس مواد با جزئیات کامل تشریح می­شوند. در ادامه و با توجه به کاربرد خاص این موتور که در آن دست­یابی به گشتاور موردنیاز با حداقل جریان و تلفات مسی موردنظر است، ابعاد و مشخصات موتور به روش بهینه­سازی و با استفاده از الگوریتم ژنتیک و با تابع هدف نسبت گشتاور به جریان تعیین می­گردند. الگوریتم بهینه­سازی، مقادیر بهینه فاصله هوایی، چگالی شار آهن­ربا دائم، چگالی جریان خطی و تعداد دورهای سیم­پیچ استاتور را تعیین می­کند. جهت صحه­گذاری طراحی­های تحلیلی و بهینه­سازی انجام شده، مدل اجزاء محدود سه­بعدی موتور در نرم­افزار ماکسول ایجاد می­گردد و عملکرد موتور تحت شبیه­سازی­های مگنتواستاتیک و گذرا بررسی می­گردد. نتایج بدست آمده از شبیه­سازی اجزاء محدود، بر نتایج طراحی تحلیلی صحه­ می­گذارند. همچنین این نتایج بر موثر بودن روش بهینه­سازی ارائه شده بر کاهش تلفات اهمی دلالت دارند و تطابق بسیار مناسبی بین نتایج هر دو روش تحلیل برای مقادیر بدست آمده گشتاور، بهره موتور و چگالی شار وجود دارد.