ارائه يك روش جامع براي طراحي ماشين رلوكتانس سنكرون

Presentation of a Generalized Method for Rotor Design of Synchronous Reluctance Machine

ساختار روتور ماشين رلوكتانس سنكرون داراي پيچيدگي زيادي در طراحي مي‌باشد. اين پيچيدگي‌ها باعث عدم ارائه يك روش طراحي جامع براي اين ماشين با تعداد شيارهاي مختلف روتور و استاتور شده است. درواقع محققان با آزمون‌وخطا و يا الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي زمان‌بر و پيچيده، حالت بهينه را جهت حصول بيشينه گشتاور و كمينه ريپل آن به­ دست مي‌آورند. يكي از مشكلات اين موتور ريپل بالاي گشتاور آن مي‌باشد كه نياز است در فرآيند طراحي با انتخاب مناسب پارامترهاي طراحي روتور، دامنه آن كاهش يابد كه اين امر فرآيند طراحي را پيچيده مي‌نمايد. در اين مقاله روش تحليل جديدي، جهت طراحي روتور ماشين رلوكتانس سنكرون با هدف كاهش ريپل گشتاور با حفظ مقدار متوسط گشتاور ارائه مي‌شود. بدين منظور روش ارائه‌ شده براي طراحي روتور يك استاتور 24 شيار، با روتورهاي 2، 3 و 4 سد شاري موردمطالعه قرار مي­­گيرد. پارامترهاي به ­دست ‌آمده با اين روش بسيار نزديك به مقادير حاصل از مراجع قبلي -روش‌هاي بهينه‌سازي به­ همراه روش اجزاي محدود- مي‌شود. در ادامه براي ارزيابي موتور طراحي ‌شده با اين روش، عملكرد الكترومغناطيسي آن با استفاده از روش اجزاي محدود شبيه‌سازي و نتايج آن بررسي مي ­­گردد. مشاهده مي‌شود كه گشتاور توليدي و ريپل آن نيز بسيار نزديك به مقادير مطلوب به­ دست ‌آمده از روش‌هاي زمان ‌بر و پيچيده قبلي است.

The rotor structure of a synchronous reluctance machine (SynRM) engages some design complexities. These complexities have made it impossible to employ a generalized design method valid for all machine topologies with various number of rotor and stator slots till now. However, using trial and error and optimization algorithms such as genetic algorithms, etc., an optimal design is obtained which is both time consuming and complicated. Indeed, high amount of ripple in the developed torque is a serious problem of SynRMs, which could be reduced by employing an effective design method. This paper presents a new SynRM rotor analytical design method with the aim of reducing torque ripple while maintaining average torque. To this end, the proposed method is applied to a SynRM with 24 stator slots and 2, 3, and 4 rotor flux barriers. In order to evaluate the proposed method’s effectiveness, three designed SynRMs’ electromagnetic performances are simulated using finite elements method (FEM). It has been shown that the design parameters resulted by the proposed analytical method is close to the optimal state obtained by preceding time-consuming complicated methods.