طراحی و شبیه سازی یک ژنراتور بادی سنکرون آهنربای دائم با استاتور دوگانه

ماشین های بدون جاروبک آهنربای دائم استاتور دوگانه به سبب ساختار فشرده و چگالی توان بالا بسیار بیشتر از قبل موردتوجه قرارگرفته اند. ژنراتورهای آهنربای دائم به دلیل نبود جریان میدان، دارای راندمان بالا، سادگی و استحکام ساختار می باشند. جذابیت ژنراتورهای آهنربای دائم با بکار بردن مواد مغناطیس دائم با قدرت بالا مانند نئودیوم آهن بور بیشتر از پیش شده است. در این پروژه طراحی، بهینه سازی و شبیه سازی ژنراتور آهنربای دائم استاتور دوگانه شار شعاعی برای توربین بادی انجام شده است. این ژنراتور دارای ویژگی های برجسته ای است. نخست اینکه هر دو استاتور درونی و بیرونی، توان تولید می کنند و دارای دو فاصله هوایی برای دریافت گشتاور باد هستند بنابراین چگالی توان بالاتری را دارند. دوم اینکه با ساختار چندقطبی و روتور فنجان شکل طول مدار مغناطیسی کوتاه تر شده و قرارگیری سیم پیچی شیار کسری نیز انتهای سیم پیچی را کوتاه می کند که سبب اصلاح راندمان می شود. نتایج تحلیلی و شبیه سازی نشان می دهند که وجود استاتور درونی به طور عمده ای ظرفیت تولید را افزایش می دهد. بر اساس مدار معادل مغناطیسی و مشخصه بارگذاری مواد مغناطیسی، طراحی اولیه ژنراتور موردنظر انجام شده است. سپس با استفاده از معادلات طراحی و الگوریتم ژنتیک، ماشین بهینه سازی می شود. هدف از بهینه سازی، بهبود راندمان و چگالی توان می باشد. با انتخاب پارامتر چگالی شار فاصله هوایی، نسبت قوس قطب آهنربا به گام قطب ماشین و نسبت دهانه شیار به عرض شیار به عنوان پارامتر دخیل در حصول شکل ولتاژ با کمترین اعوجاج و نیز حداقل ریپل گشتاور، اقدام به شبیه سازی های متعدد نموده و سرانجام برای هدف بهینه سازی بر اساس محدوده قابل قبول برای دو پارامتر ولتاژ و ریپل گشتاور، ژنراتور را بهینه سازی نهایی نموده ایم. شبیه سازی های ژنراتور طراحی شده با نرم افزار maxwell 14.0 به روش اجزاء محدود دوبعدی انجام شده است. از نرم افزار matlab r2013a برای ابزار بهینه سازی الگوریتم ژنتیک استفاده شده است.