بهينه سازي گشتاور دندانه در موتورهاي آهنربايي سطحي به روش چند تكه كردن قطبهاي آهنربا

Optimization of Cogging Torque in Surface Mounted PM Machines using PM Segmetation

در اين مقاله از روش چند تكهكردن آهنربا براي كاهش گشتاور دندانه موتورهاي آهنرباي سطحي استفاده شده است. در اين روش هر قطب مغناطيسي با چند تكهكردن به چند بلوك تقسيم ميشود. چند تكهكردن به دو طريق، يكي با اندازه تكههاي برابر و ديگري با اندازه تكههاي نابرابر انجام شده است. در هر دو روش تقارن نيم موج فرد در قطبهاي آهنربايي ماشين لحاظ شده است. با انتخاب مناسب طول هر بلوك آهنربايي و موقعيت آن ميتوان چگالي شار فاصله هوايي را تغيير و به تبع آن گشتاور دندانه را به مقدار قابل ملاحظهاي كاهش داد. طول و موقعيت مناسب هر تكه آهنربا با استفاده از الگوريتم ژنتيك بهدست آمدهاست. در اين مقاله يك مدل تحليلي براي در نظر گرفتن اثر شكل آهنربا در چگالي شار فاصله هوايي ماشين آهنربايي شياردار و گشتاور دندانه ارايه شده است. در اين مدل چگالي شار فاصله هوايي از حل رابطه پواسون با در نظرگرفتن جريان هاي مجازي ديواره هاي دندانه هاي استاتور و گشتاور دندانه از رابطه تنش ماكسول به دست آمده است. از اين مدل بهعنوان ابزار محاسباتي در تمامي مراحل بهينه سازي استفاده شده است. درستي مدل تحليلي ارايه شده توسط روش اجزاي محدود تاييد شده است.

In this paper, the segmentation method is used to reduce cogging torque in the surface-mounted permanent magnet machines. In this method the magnet pole is divided into several magnet blocks. The permanent magnet is segmented in two ways, equal- and unequal- size permanent magnet blocks. In the both methods the half-wave symmetry of the magnetic poles is applied. The dimension of the permanent magnet s is optimized to reduce the machine cogging torque using an analytical model combined with the genetic algorithm. The effect of the slotted armature is taken into account in the analytical model. The cogging torque is obtained from the air gap magnetic flux components and the Maxwell’s stress tensor. The model is obtained by solving the Poisson’s equation. This model is used as a fast tool to compute the objective function in the genetic algorithm. In addition, the validity of the proposed model is verified with finite element analysis.