طراحی و ساخت یک موتور دورانی بدون جاروبک با سرعت پائین

در سال 1831 میلادی پس از کشف پدیده اندوکسیون الکترومغناطیسی، اولین وساده ترین ماشین الکتریکی ساخته شد. موتورهای الکتریکی برای تغذیه و راه اندازی بسیاری از وسایلی که در زندگی روزمره استفاده می شود، بکار می روند. از جمله انواع درایو دیسک در رایانه، ماشین های لباسشویی، آسانسورها، صنایع نورد فولاد و آلومینیوم (در بخش غلطک ها). برای کاربردهای سرعت پائین، استفاده از موتورهای آهن ربای دائم نیاز به جعبه دنده را که در ماشین های القائی استاندارد غیرقابل اجتناب است، حذف می کند. جعبه دنده ها به مرور زمان دچار فرسایش و شکستگی شده و تعمیر آن ها هزینه به کاربران تحمیل می کند. همچنین در حین کار، علاوه بر ایجاد نویز صوتی، بخشی از توان مکانیکی موتور را نیز تلف می کنند. در کاربردهای خاص که منابع انرژی محدود و زمان عملیات دارای اهمیت بالائی است، استفاده از موتورهائی با راندمان بالا و نیاز کمتر به تعمیر و نگهداری، کاربرد بیشتری را خواهند داشت. در این پایان نامه به بررسی طراحی و ساخت یک نمونه موتور جریان مستقیم آهن ربای دائم بدون جاروبک با توان 300 وات و سرعت 220 دور بر دقیقه پرداخته شده است. این پایان نامه، ابتدا در مورد انواع مختلف پیکربندی-های موجود برای این نوع کاربرد و مواد قابل استفاده برای اجزاء مختلف موتور بحث شده و با توجه به امکانات در دسترس نوع موتور و جنس های مختلف برای هر بخش از آن با ذکر دلیل، انتخاب شده است. بخش دوم این پایان-نامه به بررسی نحوه طراحی این گونه موتورها می پردازد. در این بخش ابتدا روابط و معادلات حاکم برای بخش های مختلف موتور از قبیل آهن رباها، تعداد فازها، شیارها و قطب ها، نحوه بارگذاری الکتریکی، پارامترهای هندسی، تلفات، راندمان و غیره مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته و در انتها با ارائه روشی کلی، محاسبات مربوطه برای طراحی موتور مورد نظر صورت پذیرفته است. بخش سوم، آنالیز حرارتی و الکترومغناطیسی موتور را مورد بررسی قرار می دهد و با توجه به نتایج بدست آمده از آنالیزهای صورت گرفته، نحوه عملکرد موتور بررسی شده و طراحی موتور مورد بازبینی قرار گرفته است. بخش بعدی پایان نامه در مورد روش راه اندازی و نحوه کنترل سرعت موتور بحث می-کند. در این بخش موتور به صورت مدلی ریاضی شبیه سازی شده با توجه به نوع کاربرد، سیستم کنترلی برای آن تعریف شده است. بخش انتهایی پایان نامه، ساخت اجزاء موتور و درایو را مورد بررسی قرار داده و نتایج آزمایشات عملی را با نتایج حاصل از شبیه سازی ها مقایسه کرده است. در این بخش به بررسی قسمت های مختلف موتور پرداخته شده و نحوه ساخت آن قسمت ها به همراه فرایندهایی که برای به دست آوردن آن قطعه صورت پذیرفته از جمله تهیه قالب برای ایجاد شیارهای استاتور توضیح داده می شود. مقادیر بدست آمده برای مقاومت و اندوکتانس، نشان دهنده ساخت و مونتاژ مناسب موتور می باشد. مقدار راندمان و توان موتور در سرعت مبنا برای موتور نمونه با حل شبیه سازی و حل تحلیلی دارای تطابق مناسبی می-باشد، همچنین گشتاور نسبت به جریان برای موتور نمونه به صورت خطی تغییر کرده که عملکرد صحیح موتور را نشان می دهند.