Skip to main content
SUPERVISOR
مهدی معلم (استاد راهنما) بابک فهیمی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammadali Abbasian
محمدعلی عباسیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1385

TITLE

Design and Development of a Double-Stator Switched Reluctance Machine using Force Reconstruction
In this thesis, a new switched reluctance machine with a double-stator configuration (DSSRM) is introduced. The proposed design is based on optimization of the motional forces, which leads to a high-grade electromechanically energy conversion process. A local examination of the force densities within and throughout a conventional switched reluctance machine (SRM) shows that the majority of the force produced is in the radial direction and does not contribute to motion. If the normal forces happen to be in the direction of motion, a larger optional force profile for SRM is yield. Based on these guidelines, a new SRM (DSSRM) is proposed. To compare energy conversion efficiency of DSSRM with that of the conventional SRM, a finite element model is constructed. An experimental prototype of the proposed machine is developed, and the phase inductance and static torquefor different currents are measured. Finally an electrical drive is developed to run the motor in different speeds and it is observed that the motor traces the reference speed accurately. The results of our investigations indicate that the proposed geometry offers superior performance in terms of higher power density and higher percentage of the motional forces. Key Words Reluctance machines, Finite element methods, Electromagnetic field analysis
کلمات کلیدی: ماشین سوئیچ رلوکتانس، دو استاتوره، چگالی گشتاور در سال‌های اخیر تلاش‌های زیادی برای ارتقای کارایی و بهینه‌سازی طرح و کنترل ماشین‌های الکتریکی از نظرافزایش راندمان تبدیل انرژی و کاهش نوسانات گشتاور در جهت کاهش میزان لرزش، نویز و افزایش راندمان، گشتاور بر آمپر و گشتاور بر حجم ماشین صورت گرفته است. روش‌های کلاسیک در بهینه سازی ماشین‌های الکتریکی، مبتنی بر اصولی هستند که در بکارگیری آنها نحوه توزیع مؤلفه‌های میدان و نیرو در نظر گرفته نمی‌شوند. در روش‌های متداول، عمدتاً با سعی و خطا و بدون ارائه محاسبات دقیق از نحوه تولید نیرو و مؤلفه‌های درگیر در ایجاد گشتاور، اقدام به بهینه سازی ماشین می‌گردد، لذا این روش‌ها نتوانسته‌اند به بهینه سازی مطلوب منجر شوند. از طرف دیگر مسیر طراحی ماشینهای الکتریکی با روش‌های آنالیز مولفه های میدان و نیرو میتواند تحولی در تمامی جزئیات مربوط به طراحی و بهینه سازی آنها ایجاد نماید. دانستن نحوه توزیع محلی نیرو از اهمیت زیادی در بررسی قابلیت های افزایش گشتاور متوسط و کاهش نویز، لرزش، تغییر شکل و فرسودگی سیستمهای تبدیل انرژی الکترومکانیکی برخوردار است. با این حال روشهای متداول محاسبه نیرو در سیستمهای تبدیل انرژی الکترومکانیکی، اطلاعاتی درباره نحوه توزیع مولفه های نیرو بدست نمی دهند. در میان روشهای عددی متعدد آنالیز میدان، مانند روش اجزای محدود(FEM)، روش مدار معادل مغناطیسی(MEC) ، روش سری فوریه(FSM) و برخی روشهای محلی و سراسری دیگر، روش اجزای محدود دارای جایگاه ویژه ای در مقایسه با سایر روشها است. با این حال استفاده از روش اجزای محدود در محاسبه نحوه توزیع میدان و نیرو بصورت جزئی، نیاز به دقت فراوان در انجام محاسبات، اندازه و شکل المانها و نحوه مش بندی دارد. در این رساله با استفاده از بررسی دقیق مولفه های میدان و نیرو با روش اجزاء محدود اقدام به طراحی و ساخت یک ماشین الکتریکی سوییچ رلوکتانس جدید(ماشین الکتریکی سوییچ رلوکتانس دو استاتوره DSSRM ) با قابلیت تولید گشتاور خیلی بالا شد. طراحی بر اساس آنالیز نیرو و بررسی توزیع شار در ماشین الکتریکی معمولی با روش اجزای محدود صورت گرفت. ساختار این ماشین بگونه ای است که نیروهای نرمال کهبسیار قوی تر از نیروهای مماسی هستند سهم بیشتری در تولید گشتاور در ماشین جدید دارند. این ساختار موجب افزایش چشمگیر چگالی گشتاور ماشین میشود. مراحل کار به این ترتیب شکل گرفت که ابتدا با استفاده از مدل اجزای محدود ماشین SRM‌، مؤلفه‌های مماسی و نرمال میدان مغناطیسی ماشین در نزدیکی سطح استاتور و در نزدیکی سطح روتور و همچنین در وسط فاصله هوایی استخراج ‌شدند. با اعمال روش تنسوری ما کسول در مرحله پس پردازش توزیع نیروهای مماسی و نرمال در مسیرهای انتخاب شده در موقعیت‌های مختلف روتور نسبت به استاتور به دست ‌آمدند. در مرحله دوم برای مقایسه قابلیتهای ماشین جدید با ماشین سوییچ رلوکتانس معمولی، یک مدل از ماشین DSSRM و یک مدل از ماشین معمولیSRM به روش اجزای محدود آنالیز شدند. در هر دو این مدلها وزن و ابعاد مساوی در نظر گرفته شد و آنالیز نیرو برای هر کدام صورت گرفت. مشخصه های اندوکتانس و گشتاور استخراج شده و مقایسه گردیدند. در نهایتنمونه آزمایشگاهی موتور DSSRM ساخته و راه اندازی شده و تستهای لازم بر روی آن انجام گرفت که موید قابلیت بالای این موتور نسبت به sRM

ارتقاء امنیت وب با وف بومی