طراحي و ساخت يك موتور القايي شار محوري دو طرفه با استاتور داراي دندانه هاي مجزا

Design and Construction of a Double-sided Axial-flux Induction Motor with Separate Stator Teeth

موتورهاي القايي از جمله پركاربردترين الكتروموتورهاي صنعتي هستند. متداول‌ترين ساختار آنها ساختار استوانه اي است كه داراي معايب عمده اي نظير چگالي توان پايين و وجود مقدار قابل توجهي پيشاني هاي كلاف در سيم پيچي هاي استاتور مي باشد. البته، تاكنون چند نوع ساختار شارمحوري نيز براي اين موتورها پيشنهاد شده كه چگالي توان بالاتري نسبت به ساختارهاي استوانه اي دارند، اما فرآيند ساخت آنها (مخصوصا در ساختارهاي شياردار) نسبتا پيچيده و هزينه‌بر مي باشد. همچنين، بارگذاري الكتريكي و مغناطيسي در راستاي شعاعي در آنها غيريكنواخت است كه تلفات هارمونيكي ماشين را افزايش مي دهد. در راستاي رفع اينگونه مشكلات، در اين پژوهش يك موتور القايي شارمحوري با ساختاري جديد معرفي مي‌گردد. در اين ساختار، هسته استاتور به‌جاي يوغ، از يك سري دندانه مجزا تشكيل شده كه هركدام جداگانه سيم پيچي مي شوند. بدينسان، پيشاني‌هاي كلاف حذف شده و تمام بخش‌هاي سيم‌پيچي به طور يكسان در ايجاد ولتاژ القايي و گشتاور الكترومغناطيسي سهيم خواهند بود. همچنين، حجم هسته به‌ميزان قابل توجهي كاهش يافته و چگالي توان ماشين افزايش مي يابد. علاوه بر اينها، بارگذاري الكتريكي و مغناطيسي در اين ساختار در راستاي شعاعي يكنواخت مي باشد. در نهايت، اعتبار ادعاهاي فوق و صحت عملكرد موتور القايي با ساختار پيشنهادي از طريق ساخت و آزمايش يك نمونه از آن اثبات گرديده است.

Induction motors are among the most widely used industrial electric motors. Their most common structure is the cylindrical structure, which has major disadvantages such as low power density and a significant amount of end windings in the stator. However, several Axial-flux structures have already been proposed for these motors that have higher power density than cylindrical structures, but their construction process (especially in slotted structures) is rather complicated and costly. Moreover, the radial electric and magnetic loadings in those machines are non-uniform, which increases their harmonic losses. In order to solve such problems, in this study, an Axial-flux induction motor with a new structure is introduced. In this structure, the stator core, rather than the yoke, consists of a series of separate teeth, each coiled separately. The end windings are thus removed and all parts of the windings will equally contribute to the induced voltage and electromagnetic torque. As well, the stator volume is significantly reduced and the machine's power density increases. Furthermore, the electric and magnetic loadings in this structure are radially uniform. Finally, the validity of the above claims and the performance of the proposed induction motor have been demonstrated through fabricating and testing a prototype of it.