بررسی اثرات پل شار استاتور و مغناطیس دائم کوتاه روی کاهش گشتاور دندانه ای در ماشین های FSPM

قیمت: 47,000 تومان

دانلود رایگان مقاله

خرید ترجمه مقاله

عنوان فارسی

بررسی اثرات پل شار استاتور و مغناطیس دائم کوتاه روی کاهش گشتاور دندانه ای در ماشین های FSPM

عنوان لاتین

Investigation of Short Permanent Magnet and Stator Flux Bridge Effects on Cogging Torque Mitigation in FSPM Machines

ماشین های مغناطیس دائم سوئیچ کننده ی شار به خاطر استحکام، دامنه ی گسترده ی سرعت، گشتاور بالا، و چگالی توان بالا در حال بدست آوردن محبوبیت می باشند. با این وجود، گشتاور دندانه ای آن ها منجربه لرزش و سروصدا به خاطر ساختار برجستگی مضاعف می باشد. این مقاله اثرات مغناطیس کوتاه دائمی (PM) و پل شار استاتور (FB) روی کاهش گشتاور دندانه ای ی ماشین های سه فاز 12/10-قطب FSPM را بررسی می کند. چهار ماشین FSPM مختلف، از جمله توپولوژی درونی درونی، توپولوژی درونی بیرونی، توپولوژی بیرونی درونی، و توپولوژی بیروی بیرونی ارائه شده و با PM کوتاه و FB استاتور تحلیل شده اند. آرایش ها بوسیله قرار دادن FB در لایه نازک درونی/بیرونی استاتور و کاهش PM در راستای جهت های محوری درونی/بیرونی حاصل شده اند. گشتاور دندانه ای، گشتاور خروجی میانگین، و نسبت استفاده از PM توپولوژی های مختلف بطور گسترده ای مطالعه شده و بوسیله روش المان متناهی (FEM) مقایسه شده اند. در نهایت، ماشین های نمونه اولیه ساخته شده و تست شده اند. نتایج تجربی مدل های عددی و کارایی ماشین توسعه یافته در کاهش گشتاور دندانه ای را ارزیابی کرده اند. نتایج همچنین حاکی از این می باشند که توپولوژی درونی-بیرونی برای کاهش گشتاور دندانه ای موثرتر است، چرا که نه تنها استفاده از مواد PM را کاهش می دهد، بلکه گشتاور دندانه ای را تنها به قیمت ناچیز عملکرد ماشین کاهش می دهد.

Flux-switching permanent magnet (FSPM) machines are gaining in popularity due to their robustness, wide speed range, high torque, and high power density. However, their cogging torque leads to vibration and noise due to the double-saliency structure. This paper investigates the effects of the short permanent magnet (PM) and stator flux bridge (FB) on the cogging torque reduction of three-phase 12/10-pole FSPM machines. Four different FSPM machines, including the inner-inner topology, inner-outer topology, outer-inner topology, and outer-outer topology, are developed and analyzed with both short PM and stator FB. The configurations are obtained by placing the FB at inner/outer stator lamination and reducing the PM towards inner/outer axial directions. The cogging torque, average output torque, and PM utilization ratio of different topologies are extensively studied and compared by the finite element method (FEM). Finally, prototype machines are manufactured and tested. The experimental results have validated the numerical models and the effectiveness of the developed machine in reducing the cogging torque. The results also suggest that the outer-inner topology is more effective to reduce the cogging torque, which not only reduces the utilization of the PM materials, but also mitigates the cogging torque at only slight cost of machine performance.