طراحی بهینه یک ژنراتور آهنربا دائم با رتور خارجی جهت کاربرد در توربین های بادی

ژنراتورهای سنکرون آهنربای دایم توان بالا به دلیل راندمان بالا جهت کاربرد در توربین های بادی مقرون به صرفه می باشند. براساس روابط الکترومغناطیسی طراحی ماشین، ابعاد، حجم و هزینه ساخت زیاد از معایب اصلی ماشین های سرعت پایین با توان بالا می باشد. هدف از این مطالعه طراحی بهینه ژنراتور سنکرون آهنربای دایم با رتور خارجی جهت کاهش هزینه ساخت سیستم ژنراتور می باشد. در واقع هدف اصلی این مقاله ارایه یک مدل تحیلی مولتی فیزیک دقیق برای ژنراتور موردنظر می باشد. در ادامه متغیرهای طراحی موثر بر هزینه ساخت مورد بررسی قرار گرفته اند. همچنین تاثیر این متغیرها بر راندمان ژنراتور به عنوان یکی از محدودیت های مهم طراحی بررسی شده است. سپس از الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات یکپارچه برای بهینه یابی متغیرهای طراحی استفاده شده است. مقایسه ی بین نتایج طراحی بهینه به دست آمده در این تحقیق با دو نمونه ژنراتور آهنربای دایم 500 کیلووات رتور داخلی و یک نمونه ژنراتور آهنربای دایم 15 کیلو وات رتور خارجی نشان می دهد که ژنراتور بهینه شده دارای حجم و هزینه ساخت کم و راندمان بیشتر می باشد. درپایان از تحلیل اجزای محدود سه بعدی به منظور تایید صحت نتایج طراحی بهینه به دست آمده از ژنراتور آهنربای دایم 500 کیلووات استفاده شده است.