طراحي و بهينه سازي يك ماشين سنكرون خطي آهن رباي دائم دو طرفه با آرايش هالباخ با استفاده از روش اجزاي محدود دو بعدي و سه بعدي

Design and optimization of a Double Side Permanent Magnet of Linear Synchronous Machine with halbach array,using 2D and 3D Finite Element Method

مدل ماشين سنكرون خطي آهن¬رباي دائم دو طرفه كه در اين مقاله مورد تحليل و بررسي قرار گرفته است، در گروه ماشين¬هاي با سرعت كم و نيروي رانش بالا قرار مي¬گيرد. اين مدل ماشين¬ها كه نيروي رانش را مورد توجه قرار داده معمولا با نام ماشين¬هاي ورنير شناخته مي¬شوند. بزرگ بودن فاصله هوايي در ماشين¬هاي خطي موجب باز شدن شار در فاصله¬ي هوايي و توزيع شار را در اين ناحيه نامتوازن مي¬كند. همچنين باعث پراكندگي شار در دو لبه¬ي انتهايي قسمت اوليه شده، كه كاهش نيروي رانش را بدنبال دارد. اثر بر هم كنش بين آهن¬ربا و دندانه¬ي ثانويه وجه مشترك ماشين خطي و دوار است. اين اثر به خصوص زماني كه بخش ثانويه به صورت دندانه برجسته باشد، با ايجاد يك نيروي جذبي موجب كاهش نيروي رانش مي¬شود. دو ويژگي ذكر شده عمدترين دلايل كاهش نيروي رانش هستند. اين مقاله با تغيير آرايش آهن¬رباها به صورت هالباخ با سه وضعيت 90، 45 و30 درجه نتايج خروجي به خصوص نيروي رانش و نيروي كاگينگ را بهبود مي¬دهد. نتايج شبيه¬سازي با نرم افزار روش اجزا محدود ( FEM) به صورت دو بعدي و سه بعدي مورد تحليل و بررسي قرار مي‌گيرد.

Model of Double Sided Permanent Magnet Linear Synchronous Machine studied in the paper is placed within the group of those machines with low speed and high thrust force. These models of machines in which thrust force has been taken into consideration, usually are known as Vernier Machines. Air gap being large in linear machines causes flux to become open in the air gap; and, makes distribution of flux in this area, imbalance. This also causes flux to become dispersed in two end edges of the primary part which results in reduction of thrust force. Interaction effect between magnet and secondary teeth is considered as common between linear and rotary machines. This effect reduces thrust force through creation of absorbing force, especially when secondary part is salient teeth. Two aforementioned characteristics are considered as main reasons for reduction of thrust force. The paper changes array of magnets to three 90, 45, and 30 degrees Halbach arrays, and improves output results, especially thrust and cogging force. Results from simulation via Finite Element Method (FEM) software in two and three-dimensional forms will be studied and analyzed.