طراحی، بهینه سازی و تحلیل اجزای محدود موتور سنکرون آهن ربای دایم نوع دیسکی

این مقاله به طراحی تحلیلی، بهینه سازی و شبیه سازی به روش اجزای محدود یک موتور سنکرون آهن ربای دایم از نوع شارمحور با سرعت بسیار بالا می پردازد. این موتور دارای توان نامی تقریبی نیم اسب بخار و سرعت 60.000 دور بر دقیقه بوده که در برخی از کاربردهای صنعتی خاص مورد استفاده قرار می گیرد. بر حسب مشخصات نامی مورد نظر برای موتور با استفاده از روابط تحلیلی طراحی موتورهای سنکرون آهن ربای دایم، محاسبات اجزای مختلف موتور شامل مشخصات ابعادی، مغناطیسی و جنس مواد با جزئیات کامل تشریح می شوند. در ادامه و با توجه به کاربرد خاص این موتور که در آن دست یابی به گشتاور مورد نیاز با حداقل جریان و تلفات مسی مورد نظر است، ابعاد و مشخصات موتور به روش بهینه سازی و با استفاده از الگوریتم ژنتیک و با تابع هدف نسبت گشتاور به جریان تعیین می گردند. الگوریتم بهینه سازی، مقادیر بهینه فاصله هوایی، چگالی شار آهن ربای دایم، چگالی جریان خطی و تعداد دورهای سیم پیچ استاتور را تعیین می کند. جهت صحه گذاری طراحی های تحلیلی و بهینه سازی انجام شده، مدل اجزای محدود سه بعدی موتور در نرم افزار ماکسول ایجاد می گردد و عملکرد موتور تحت شبیه سازی های مگنتواستاتیک و گذرا بررسی می گردد. نتایج به دست آمده از شبیه سازی اجزای محدود بر نتایج طراحی تحلیلی صحه می گذارند. همچنین این نتایج بر موثربودن روش بهینه سازی ارائه شده بر کاهش تلفات اهمی دلالت دارند و تطابق بسیار مناسبی بین نتایج هر دو روش تحلیل برای مقادیر به دست آمده گشتاور، بهره موتور و چگالی شار وجود دارد.