ارائه روشی جهت انتخاب گام آهنربا برای موتور BLDC نوع IPM برای دستیابی به مشخصات مطلوب موتور

نویسندگان

1 دانشیار دانشکده مهندسی برق و اویونیک - دانشگاه مالک اشتر

2 دانشجوی دکترای دانشکده مهندسی برق و اویونیک - دانشگاه مالک اشتر

چکیده

چکیده: بـرای مـوتور BLDC شیار کامل آرایش­های متعددی را می­توان برای سیم­پیچی ارائه داد. در این مقاله با استفاده از تئوری­های مشخص‌شده، برای یک نمونه موتور BLDC نوع IPM شیار کامل (24 شیار 4 قطب) دو نوع سیم­پیچی یک طبقه با گام کامل و سیم­پیچی یک طبقه با گام کسری ارائه شده است. در ادامه با استفاده از یک سری روابط تحلیلی برای موتورهای شیار کامل روشی ارائه شـده است کـه بـر اساس آن می­توان برای سیم­پیچ­های پیشنهاد­شده با انتخاب بهینه کوتاهی گام آهنربا، BACK-EMF ایده­آل را برای موتور BLDC فراهم کرد. سپس با استفاده از آنالیز المان محدود صحت روش پیشنهادی بررسی شده است به­گونه­ای که نتایج المان محدود نشان‌دهنده این موضوع است که انتخاب بهینه کوتاهی گام آهنربا باعث می­گردد تا مشخصات BACK-EMF، گشتاور اثر دندانه­ای و ریپل گشتاور به­صورت مطلوب برای موتور BLDC نوع IPM فراهم شوند. به ازای ثابت بودن ابعاد هندسی موتور، هر دو سیم­پیچ  ارائه­شده مشخصات یکسانی را برای موتور BLDC نوع IPM 24 شیار 4 قطب فراهم کرده­اند و به­علت اینکه سیم­پیچی گـام کسری حجم سیم کمتری نیـاز دارد ایـن سیم­پیچی دارای مزیت نسبی می­گردد. علاوه بر نتایج المان محدود، نتایج آزمایشگاهی حاصل از موتور نمونه ساخته­شده، اعتبار روابط تحلیلی را تأیید می­کند. 

کلیدواژه‌ها


[1]Y. Honda, H. Murakami, N. Kazushige, T. Higaki, S. Morimoto and Y. Takeda, “Optimum design of a multilayer interior permanent magnet synchronous motor using reluctance torque,” Electrical Engineering in Japan, vol. 127, pp. 64-72, Apr. 1999.
[2]L. Qi, F. Tao, W. Xuhui, Y. Li, T. Xiang and L. Yong, “Stator teeth eddy-current loss analysis of interior permanent magnet machine during flux weakening,” International Conference of Electrical Machines and Systems (ICEMS), pp. 1226 - 1230, Oct. 2013.
[3]G. Ombach and Junak, “Torque ripple optimization of skewed IPM motor for field weakening operation,” International Conference of Electrical Machines and Systems (ICEMS), pp. 20-23, Aug. 2011.
[4]D. Ishak, Z. Q. Zhu and D. Howe, “High torque density permanent magnet brushless machines with similar slot and pole numbers,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 272, pp. 1767-1769, May. 2004.
[5]J. Wang, X. Yuan and K. Atallah, “Design optimization of a surface-mounted permanent-magnet motor with concentrated windings for electric vehicle applications,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 62, no. 3, pp. 1053-1064, March. 2013.
[6]D. Noia, L. Pio, I. Spina, R. Rizzo and D. L. Cascia, “Mathematical model of a PM brushless motor with different stator-rotor pole pairs number,” Vehicular Technology, Modelling Symposium (EMS), pp. 353-358, 2013.
[7]G.Heins, D. Ionel and M. Thiele, “Winding factors and magnetic fields in permanent magnet brushless machines with concentrated windings and modular stator cores,” Vehicular Technology, Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), pp. 5048-5055, 2013.
[8]L. Parsa and L. Hao, “Interior permanent magnet motors with reduced torque pulsation,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, pp. 602-609, Feb. 2008.
[9]Dr. Hanselman, Brushless Permanent-Magnet Motor Designs, Second Edition, Magna Physics Publishing, USA, pp. 125-150, 2006.
[10]Z. Q. Zhu and D. Howe, “Influence of design parameters on cogging torque in permanent magnet machines,” IEEE Transactions on energy conversion, vol. 15, no. 4, pp. 407-412, 2000.
[11]H. Zeroug, Boukais B and Sahraoui H, “Analysis of torque ripple in a brushless DC motor,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 38, pp. 1293-1296, March. 2002.