طراحی و کنترل یک موتور بدون بلبرینگ

بلبرینگ مغناطیسی یک ابزار تعلیق روتور، بدون تماس می باشد که توسط نیروهایی ایجاد می شوند که در راستای میدان های مغناطیسی هستند. بلبرینگ های مغناطیسی امروزه در زمینه صنعت ماشین مورد استفاده قرار دارند و در خیلی از کاربردها جایگزین بلبرینگ های روغنی شده اند، مزیت های استفاده از این بلبرینگ ها قابلیت اطمینان بالا، نگهداری خیلی کم، کاهش تلفات اصطکاک، عدم استفاده از روان کننده ها، آلوده کننده های قابل اشتعال، و بعلاوه ارتعاش دستگاه کاهش می یابد. تاکنون بررسی های زیادی روی ساختارهای مختلف بلبرینگ مغناطیسی انجام شده است و مدل های ریاضی و مکانیکی این بلبرینگ ها با هم مقایسه شده اند اما در تحقیقات منتشر شده تاکنون روش سیستماتیکی برای طراحی ساختار گرافیکی و شکل بلبرینگ ارائه نشده و همچنین لازم به ذکر است که بیشتر مطالعات صورت گرفته در این زمینه تنها به منظور بهبود یک پارامتر برای یک بلبرینگ مشخص (عمدتاً ابعاد یا بخشی از ساختمان بلبرینگ) انجام شده است. در این پایان نامه ابتدا به مطالعه و بررسی دقیق کارهای صورت گرفته در گذشته و روش های به کار گرفته شده در آن ها پرداخته می شود و مشکلات و محدودیت هایشان به صورت موشکافانه بررسی خواهد شد. سپس با در نظر گرفتن کلیه فاکتورهای فنی مرتبط با طراحی، نظیر نیرو، اندوکتانس شار نشتی و وزن که در طرح مورد نظر به آن پرداخته شده است و در ادامه اجزای کنترلی و حس کننده مناسب انتخاب می شود. همچنین در این پایان نامه برای اولین بار به تحلیل اثر تغییر، در شکل سیم پیچی بلبرینگ به منظور تعیین ساختار بهینه در یک نمونه خاص بلبرینگ پرداخته خواهد شد. دیگر ویژگی روش ارائه شده در این پایان نامه آن است که کلیه فاکتورهای در نظر گرفته شده درجهت بهبود عملکرد بلبرینگ مغناطیسی می باشد. بدان معنا که تاثیر فاکتورهای فنی مد نظر بر طراحی شناسایی شده و معادل مکانیکی، کنترلی و اقتصادی آن ها استخراج می شود و تابع معیار مسئله طراحی را تشکیل می دهند. . همچنین از آن جا که همواره یکی از مشکلات مطالعات گذشته عدم تعیین روشی معین در طراحی مکانیکی و گرافیکی بوده است، لذا این پایان نامه برای رفع این مشکل قدم موثری برداشته است. الگوریتم ارائه شده در این پایان نامه بر روی بلبرینگ هتروپولار انجام شده است. این الگوریتم به کمک فرایند تحلیل سلسله مراتبی (analytical hierarchy process) که در نرم افزار matlab نوشته شده است، بهینه می شود. لازم به ذکر است که بلبرینگ مورد مطالعه در نرم افزار ansoft maxwell 12.1 شبیه سازی شده است. بنابراین این دو نرم افزار با هم لینک شده اند تا نرم افزار ansoft maxwell 12.1 وظیفه تحلیل ماشین طراحی شده و matlab وظیفه پیداکردن تابع معیار و مقایسه را عهده دار باشد. از نتایج بدست آمده مشخص است که با استفاده از الگوریتم ارائه شده در این پروژه، تولیدکنندگان قادرخواهند بود از این ساختار جدید باتوجه به تاثیر بالای آن در بهینه کردن ابعاد ماشین و از طرف دیگر، با بررسی هایی که در انتخاب پارامترهای کنترلی انجام شده، توجیه اقتصادی داشته باشد. الگوریتم ارائه شده در این پروژه برای پیدا کردن بهینه ترین طرح و انعطاف پذیرترین و قابلیت اجرا بر روی هر ماشینی را دارا می باشد.