طراحی، تحلیل و بهینه سازی ترکیب شکل یک موتور سنکرون مغناطیس دائم داخلی با سدکننده شار دولایه در روتور به صورت الگوی ماچائون با استفاده از روش تاگوچی

موتورهای سنکرون مغناطیس دائم داخلی یکی از انواع موتورها هستند که امروزه در صنایع مختلف نظیر لوازم خانگی، خودروهای برقی و هیبریدی، کمپرسورها و دمنده ها مورد استفاده قرار می گیرند. از مزایای این موتورها می توان به چگالی گشتاور زیاد، بازده و ضریب توان بالا، قابلیت کارکرد در رنج وسیع سرعت (از سرعت های نزدیک به صفر تا چند صد هزار دور در دقیقه) و عملکرد مطلوب در کنترل بدون سنسور اشاره نمود. عیب عمده این موتورها وجود ضربان زیاد در گشتاور الکترومغناطیسی تولیدی می باشد که بیشتر ناشی از ساختار ناهمگون روتور آن است. تا کنون روش های متنوعی جهت مرتفع نمودن این عیب صورت پذیرفته است که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. در این پایان نامه هدف این است که ضربان گشتاور در یک موتور سنکرون مغناطیس دائم داخلی طراحی و ساخته شده، با تغییر ساختار روتور، کاهش داده می شود. برای این منظور ابتدا ساختار و عملکرد موتور با استفاده از مدار معادل الکتریکی تشریح می شود؛ این گونه بررسی از آنجا اهمیت دارد که می توان نقطه ی کار موتور را با توجه به نوع کاربرد آن تعیین نمود که در چگونگی تولید گشتاور موتور اثر گذار است. تحلیل اجزای محدود جهت بررسی دقیق گشتاور و نوسانات آن بسیار ضروری به نظر می رسد، چرا که اشباع مغناطیسی و برجستگی روتور تأثیر زیادی در نوسانات گشتاور دارند و فقط روش اجزای محدود است که می تواند این موارد را با دقت بالا تحلیل کند. تحلیل هارمونیکی گشتاور و وابستگی آن به پارامترهایی نظیر زاویه ی سدکننده های شار می تواند کمک زیادی در حذف یا کاهش هارمونیک های خاصی نماید. سپس با استفاده از یک الگوی نامتقارن در ساختار روتور به نام ماچائون، جبران سازی هارمونیکی در گشتاور انجام شده و در نهایت با استفاده از یک نوع روش بهبود کیفیت (تاگوچی) تا جای ممکن ضربان گشتاور مستهلک می گردد. در مقایسه با روش های قبلی انجام شده بر روی موتور مورد نظر، روش ترکیبی مورد استفاده در این پایان نامه به کاهش بیشتری در ضربان گشتاور منجر می شود.