بررسی تأثیر تغییر شکل مغناطیس‌های دائم بر گشتاور دندانه و نیروی محرکه القایی یک ژنراتور مغناطیس دائم شارمحوری به کمک روش المان محدود

نویسندگان

دانشگاه تبریز - دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

چکیده

گشتاور دندانه ماشین‌های مغناطیس دائم شارمحور (AFPM) در حالت عادی و در مقایسه با ماشین‌های شار شعاعی بالا است. چگالی توان، گشتاور دندانه، مشخصه‌های گشتاور سرعت و بازده ازجمله پارامترهایی هستند که در طراحی ژنراتورها حائز اهمیت هستند. در این مقاله آثار تغییر و انحراف شکل مغناطیس‌های دائم روتور بر عملکرد ژنراتور مطالعه شده است. شکل بهینه آهنرباهای روتور به‌منظور کاهش گشتاور دندانه و به دست آوردن توزیع چگالی شار و درنتیجه EMF القایی تقریباً سینوسی به دست آمده است. به همین منظور با شبیه‌سازی المان محدود یک ژنراتور شارمحور مغناطیس دائم 9 فاز با ساختار تک استاتور-تک‌روتور، آثار تغییر و انحراف شکل مغناطیس‌های روتور بر عملکرد ماشین مورد تحلیل و بررسی قرارگرفته است. برای تحلیل ژنراتور طراحی‌شده از روش المان محدود و از نرم‌افزار Flux11.2 استفاده‌شده است. نتایج مشخصه‌های خروجی ژنراتور شارمحور در شرایط بی‌باری و بار کامل مورد بررسی و تأثیر اعمال روش‌های اصلاح روتور و تغییر شکل مغناطیس‌های دائم بر عملکرد ماشین مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که با تغییر و انحراف بهینه شکل مغناطیس‌های روتور، می‌توان به یک شکل موج تقریباً سینوسی برای نیروی محرکه القایی رسید. همچنین با کاهش گشتاور دندانه از میزان ریپل توان خروجی کاسته شده و شکل موج جریان بهبود می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Analysis of Magnet Shape Effect on Cogging Torque and EMF Waveform of AFPM Generators Using FEM Methods

نویسندگان [English]

  • R. Emadifar
  • S. Tohidi
  • M. R. Feyzi
  • N. Rostami
  • M. Eldoromi
Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Axial flux permanent magnet machines (AFPMs) have a higher cogging torque than their radial flux counterparts. Power density, cogging torque, torque-speed characteristics, and the efficiency are the most important parameters in the design of the generators. This study aims to investigate the effects of the rotor magnets deviations which reduce the cogging torque and influence the performance of the AFPM generators. Therefore, the effects of these deviations are thoroughly studied through finite element analysis of a nine-phase single-stator single-rotor AFPM generator.  FLUX 11.2 and the finite element method are jointly used to analyze this generator. The simulations are conducted under no load and full load conditions. The results show that with an optimal deviation in the rotor magnet shapes, an almost sinusoidal Electro- Motive- Force (EMF) can be obtained. In addition, reducing the cogging torque leads to output torque ripple reduction. Therefore, the current waveforms are improved.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Axial flux permanent magnet generator
  • cogging torque
  • finite element method
  • generator structures and magnet shape

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار