طراحی و بهینه سازی ژنراتور سنکرون آهنربای دائم شار محور به منظور استفاده در میکروتوربین- ژنراتور

میکروتوربین- ژنراتورها یکی از مولدهای مهم تولید انرژی الکتریکی به صورت پراکنده می باشند. به طور کلی یک میکروتوربین- ژنراتور از سه جزء اصلی توربین، کمپرسور و ژنراتور تشکیل شده است. به عبارت دیگر میکروتوربین- ژنراتور همان توربین گازی در مقیاس بسیار کوچک است که توسط اتصال به یک ژنراتور و استفاده از انواع سوخت، انرژی الکتریکی تولید می کند. وجه تمایز میکروتوربین -ژنراتورها از توربین -ژنراتورهای معمولی، سرعت زیاد چرخش محور و کوچکی ابعاد آن ها میباشد. بنابراین می توان از آن ها در مواردی استفاده نمود که محدودیت فضا و وزن وجود دارد. هدف اصلی این پایان نامه طراحی بهینه یک ژنراتور شار محور آهنربای دائم به منظور استفاده در میکروتوربین- ژنراتور می باشد. در این راستا یک الگوریتم جامع به منظور طراحی ماشین های شار محور پیشنهاد شده است. این الگوریتم به گونه ای است که هم برای طراحی ماشین-های پر سرعت و هم برای طراحی ماشین های کم سرعت شار محور قابل استفاده است. نتایج حاصل از طراحی یک ژنراتور شار محور نمونه توسط این الگوریتم با نتایج حاصل از تحلیل و شبیه سازی دو بعدی و سه بعدی همان ژنراتور توسط یکی از نرم افزارهای اجزاء محدود به نام maxwell مقایسه شده و در نتیجه صحت و دقت الگوریتم مزبور احراز گردیده است. همچنین نتایج حاصل از الگوریتم پیشنهادی با نتایج عملی حاصل از یک ژنراتور نمونه مقایسه شده و مجدداً کارایی و دقت این الگوریتم نشان داده شده است. در نهایت یک ساختار جدید و بهینه با هدف افزایش چگالی توان و چگالی گشتاور برای ماشین های شار محور ارائه گردیده است. ویژگی اصلی این ساختار کاهش چشمگیر مواد فرومغناطیس استفاده شده در ماشین می باشد. این ویژگی باعث کاهش وزن ماشین و در نتیجه افزایش چگالی توان و چگالی گشتاور ماشین شده است. درستی این ادعا توسط مقایسه نتایج تحلیلی با نتایج حاصل از شبیه سازی های دو بعدی و سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است.