طراحی تحلیلی یک موتور مغناطیس دائم داخلی جهت کاربرد در حمل ونقل

در سالهای اخیر به دلیل تغییر فاکتورهایی نظیر افزایش قیمت سوخت و اهمیت محیط زیست توجه صنعت حمل و نقل به کاربرد موتورهای الکتریکی در این صنعت جلب شده است. برای انتخاب موتور مناسب جهت کاربرد در این صنعت یکی از مهمترین ویژگی هایی که باید مدنظر قرار گیرد محدوده توان ثابت است. اصطلاحی که تعریف کننده این محدوده است اصطلاح سرعت تحت توان ثابت(cpsr) است که به صورت نسبت حداکثر سرعتی که موتور می تواند توان نامی را حفظ کند به سرعت نامی تعریف می شود. در میان انواع موتورهای به کار گرفته شده در چند سال اخیر، موتورهای مغناطیس دائم دارای برتری های نسبی در بازده، چگالی توان و مشخصه گشتاور هستند. موتور مغناطیس دائم داخلی(ipmsm) به دلیل قرار گرفتن مغناطیس دائم در داخل روتور دارای استحکام مکانیکی در سرعت های بالا و همچنین خطر مغناطیس زدایی کمتر است، لذا موتور مغناطیس دائم داخلی به عنوان کاندیدی مناسب برای چنین کاربردهایی مطرح شده است. با این وجود موتور ipm مرسوم دارای cpsr محدودی است. بنابراین طراحی بهینه و ارائه راهکارهایی جهت افزایش محدوده cpsr در موتور ipm مورد توجه بسیاری از محققین است. در این پایان نامه نیز هدف طراحی یک موتور ipm با محدوده ی cpsr وسیع است. طراحی به دو بخش طراحی ساختار روتور و طراحی سیم پیچ استاتور تقسیم می گردد. در زمینه طراحی ساختار روتور بعد از طراحی بهینه با استفاده از الگوریتم ژنتیک، با ترکیب و بررسی دقیق دو ایده ی جالب ارائه شده یکی چند تکه کردن مغناطیس دائم و دیگری طراحی پل های هوایی(موانع شار) غیر متعارف در کناره های آهن ربا و با استفاده از تغییر در ساختار روتور نسبت به موتور ipm متعارف یک طرح جدید پیشنهاد می شود. این طرح ضمن افزایش محدوده cpsr نسبت به موتور متعارف طراحی شده، حجم آهن ربای مصرفی را نیز کاهش می دهد. در زمینه طراحی سیم پیچ استاتور، محققین از سیم پیچ متمرکز شیار-کسری در موتور سنکرون مغناطیس دائم سطحی به منظور بهبود عملکرد در سرعت بالا استفاده کرده اند. در صورتی که استفاده از این سیم پیچ در موتور مغناطیس دائم داخلی کمتر مورد آنالیز قرار گرفته است. در این پایان نامه همچنین موتور سنکرون مغناطیس دائم داخلی به منظور بررسی تأثیر سیم پیچی متمرکز شیار-کسری بر محدوده ی cpsr، با سیم پیچی متمرکز شیار-کسری طراحی می شود. نتایج شبیه سازی نتایج تحلیلی را تایید می کند. کلمات کلیدی: موتور مغناطیس دائم داخلی، محدوده تضعیف شار، محدوده سرعت-توان ثابت، سیم پیچی متمرکز شیار-کسری