طراحی بهینه ماشین های خطی لوله ای توسط روش های فرا ابتکاری

در این پایان نامه ابتدا مروری بر ماشین های خطی، اهمیت و برخی از کاربردهای آن ها انجام گرفته است و سپس انواع متداول تر ماشین های خطی لوله ای آهنربای دائم تشریح شده است. در ادامه با استفاده از معادلات ماکسول، معادلات تحلیلی دو بعدی توزیع چگالی شار، نیروی ضد محرکه الکتریکی و همچنین نیروی محوری برای چندین نمونه از ماشین های خطی لوله ای آهنربای دائم استخراج شده است. ماشین های مطالعه شده همگی دارای ساختار آرمیچر بدون شیار و آهنربای دائم با مغناطیس شدگی شعاعی، هالبچ، هالبچ ذوزنقه ای و هالبچ دو طرفه است. به دلیل فرض خطی بودن سیستم (صرف نظر کردن از اثر اشباع) توزیع شار ناشی از آهنربا و همچنین توزیع ناشی از عکس العمل آرمیچر به صورت مجزا محاسبه شده اند. نتایج مدل تحلیلی دو بعدی با نتایج مدل عددی دو بعدی از نرم افزار ماکسول مقایسه شده که نتایج مقایسه بیانگر دقت عمل مدل تحلیلی می باشد. در نهایت با استفاده از مدل تحلیلی ارائه شده، یک ماشین خطی لوله ای با ساختار آرمیچر بدون شیار و مغناطیس شدگی شعاعی با یوغ فرو مغناطیس آرمیچر و میدان به طور بهینه طراحی شده است. اهداف مسئله طراحی، حداقل کردن تلفات توان و حجم ماشین در نظر گرفته شده اند، قیود مسئله طراحی شامل تولید نیروی محوری مورد نیاز و نگه داشتن چگالی شار یوغ آرمیچر و میدان زیر مقدار از پیش تعیین شده می باشد و پارامترهای بهینه سازی شامل ضخامت شعاعی آهنربا، ضخامت شعاعی یوغ استاتور و غیره می باشد. لازم به ذکر است که مسئله بهینه سازی توسط روش ازدحام ذرات حل شده است. پس از طراحی نتایج برخی کمیت های ماشین مانند نیروی محوری، نیروی ضد محرکه الکتریکی و شار پیوندی به صورت تحلیلی دو بعدی ارائه شده اند.