طراحی و بهینه سازی موتور سنکرون رلوکتانسی با مغناطیس های دائم کمکی

امروزه موتورهای الکتریکی به صورت گسترده در صنعت، لوازم خانگی، خودروهـا، سیستم های حمل و نقل و هواپیـماها به کار می روند. در واقع می توان گفت که بخش بزرگی از انرژی الکتریکی تولیدی، توسط موتورهای الکتریکی مصرف می شود تا انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل کنند. نسل جدید موتورهای الکتریکی، موتور های سنکرون رلوکتانسی با مغناطیس -های دائم کمکی می باشند. ایده ی ساخت این موتورها از تلفیق دو موتور سنکرون رلوکتانسی و سنکرون مغناطیس دائم داخلی گرفته شده است. موتورهای سنکرون رلوکتانسی دارای قیمت پایین و ساختمان بسیار ساده در روتور نسبت به سایر موتورها می-باشند، اما متوسط گشتاور الکترومغناطیسی تولیدی آنها کم و ریپل گشتاور آنها بالا می باشد. برای بهبود عملکرد موتور سنکرون رلوکتانسی، از قطعات کوچکی از مواد مغناطیس دائم در ساختمـان این موتورها استفاده می شود که باعث افـزایش متوسط گشتـاور و کاهش ریپل گشتاور تولیدی در این موتورها می شود. به منظور بهبود کیفیت عملکرد در موتورهای الکتریکی و کاهش مصرف انرژی الکتریکی، باید پس از طراحی اولیه، بهینه سازی بر روی ابعاد هندسی موتور به منظور کاهش ریپل گشتاور الکترومغناطیسی تولیدی موتور انجام پذیرد. امروزه از روش های جدیدی مانند ایجاد شیارها در سطح روتور و یا ایجاد سوراخ هایی در داخل روتور به منظور بهینه سازی ریپل گشتاور در موتورهای سنکرون مغناطیس دائم داخلی استفاده می شود؛ اما تا به حال از این روش ها برای بهینه سازی ریپل گشتاور در موتورهای سنکرون رلوکتانسی با مغناطیس های دائم کمکی استفاده نشده است. در این پایان نامه ابـتدا به بررسی عملکرد حالت دائمی سینوسی موتورهـای سنکرون مغناطیس دائم داخلی و سنکرون رلوکتانسی با مغناطیس های دائم کمکی می پردازیم. سپس به صورت اجمالی روند طراحی اولیه ی موتور سنکرون مغناطیس دائم داخلی بیان شده و به تحلیل المان محدود یک موتور سنکرون مغناطیس دائم طراحی و ساخته شده قبلی می پردازیم. پس از آن با استفاده از روش المان محدود، یک طرح اولیه برای ابعاد موتور سنکرون رلوکتانسی با مغناطیس های دائم کمکی ارائه می شود. در قسمت بهینه سـازی، ابتدا دو روش بهینه سازی ذکر شده بر روی موتور سنـکرون مغناطیس دائم داخـلی ساخته شده- به منظور کاهش ریپل گشتاور الکترومغناطیسی تولیدی موتور- اجرا می شود و نتایج به دست آمـده از این دو روش با یکدیگر مقایسه می شوند. با مقایسه ی نتایج به دست آمده در بهینه سازی موتور سنکرون مغناطیس دائم داخلی، برای بهینه سازی ریپل گشتاور موتور سنکرون رلوکتانسی، تنها از روش ایجاد سوراخ-هایی در داخل روتور استفاده شده است، زیرا این روش بهتر از روش حفر شیارها در سطح خارجی روتور عمل می کند. واژگان کلیدی: موتور سنکرون مغناطیس دائم داخلی، موتور سنکرون رلوکتانسی با مغناطیس های دائم کمکی، المان محدود، بهینه سازی، گشتاور، شار فاصله ی هوایی، ولتاژ القایی، اندوکتانس، ضریب برجستگی.