طراحی مناسب موتور سنکرون مغناطیس دائم داخلی بمنظور افزایش قابلیت تضعیف شار و بهبود عملکرد در سرعت بالا

موتورهای مغناطیس دائم داخلی، impsm به دلیل داشتن بازده، چگالی توان و گشتاور مشخصه بالا مورد توجه محققین بوده است. قرار گرفتن مغناطیس دائم در داخل روتور استحکام مکانیکی موتور سنکرون مغناطیس دائم داخلی در سرعت های بالا را در مقایسه با موتور سنکرون مغناطیس دائم سطحی افزایش داده است. لذا موتور سنکرون مغناطیس دائم داخلی به عنوان کاندیدی مناسب برای چنین کاربردهایی مطرح شده است.یکی از خصوصیات مورد علاقه در موتورهای مغناطیس دائم داخلی که در بسیاری از کاربردها ضروری است، قابلیت تضعیف شار مناسب می باشد. این خصوصیت وابسته به توانایی ماشین به تحویل توان ثابت در رنج وسیعی از سرعت است بدون اینکه اندازه اینورتر یا موتور افزایش یابد. در این پایان نامه هدف طراحی موتور ipmsm با قابلیت بالاتر عملکرد موتور در سرعت بالاو بهبود قابلیت تضعیف شار می باشد. طراحی به دو بخش طراحی ساختار روتور و طراحی سیم پیچ استاتور تقسیم می گردد. در زمینه طراحی ساختار روتور، موتور سنکرون مغناطیس دائم داخلی با مغناطیس دائم چند تکه شده توسط تعدادی از محققین مطرح شده است. در این موتورها کانالهای آهنی با افزایش اندوکتانس محور d، قابلیت تضعیف شار را افزایش می دهند، گرچه پلهای آهنیباعث می گردند شارهای مغناطیس دائم مجاور اتصال کوتاه شود ودر نتیجه کل شار پیوندی مغناطیس دائم در فاصله هوایی کاهش می یابد. کاهش شار پیوندی باعث کاهش گشتاور مغناطیسی می شود. در این پایان نامه ابعاد و موقعیت این کانالها بگونه ای طراحی شده است که بیشترین اندوکتانس محور طولی (ld) به ازای کمترین کاهش در شار پیوندی بدست آید. در زمینه طراحی سیم پیچ استاتور، محققین متعددی 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 سیم پیچ متمرکز در ipmsm به دلیل احتمال افزایش نوسانات گشتاور مرسوم نبوده است. در قسمت دوم این پایان نامه موتور سنکرون مغناطیس دائم داخلی با سیم پیچ متمرکز شیار کسری بمنظور افزایش اندوکتانس محور d و در نتیجه بهبود قابلیت تضعیف شار در موتور ipmsm طراحی شده است. در ابتدا اصول سیم پیچ متمرکز شیار کسری ارائه شده است. سپس جزئیات آنالیز ارائه شده پتانسیل سیم پیچ متمرکز شیار کسری در دستیابی به تضعیف شار بهینه را نشان می دهد. معیارهای انتخاب مناسب ترکیبات شیار و قطب تعیین می گردد. موتور مغناطیس دائم داخلی با 12 شیار و 10 قطب با سیم پیچ متمرکز شیار کسری طراحی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که موتور پیشنهادی قادر به دسترسی به گستره وسیعی از سرعت تحت توان ثابت بوده، در حالی است که بازده موتور پیشنهادی در سرعت های بالا بیش از 90% می باشد. به علاوه یک مقایسه کامل بر روی انواع موتورهای سنکرون مغناطیس دائم داخلی برای گستره وسیعی از سرعت تحت توان ثابت انجام شده است. این مقایسه شامل پارامترهای عملکردی مختلفی از ماشین می باشد، همانند گشتاور بر جریان، حداکثر سرعت به سرعت مبنا و ... .سرانجام نشان داده شده که موتور پیشنهادی علاوه بر دستیابی به گستره سرعت تحت توان ثابت (cpsr) بسیار بالا، دارای ریپل گشتاور کمتر یا قابل مقایسه با موتورهای سنکرون مغناطیس دائم داخلی دیگر می باشد.