موتور ورنیر مغناطیس دائم (PMVM) یک جایگزین بسیار نویدبخش برای کاربردهای درایو مستقیم سرعت پایین مانند ژنراتورهای توربین بادی، موتورهای خودروهای الکتریکی و موتورهای برجهای خنک کننده می باشد. برخلاف ماشینهای مغناطیس دائم مرسوم، در این موتور تعداد خیلی بیشتر از جفت قطب آهنربایی روتور نسبت به جفت قطب سیم پیچی استاتور وجود دارد. دلیل این طراحی، بعلت اثر گیربکس مغناطیسی است که به موجب آن یک حرکت کوچک از روتور منجر به تغییر شار خیلی زیادی می شود که نتیجه آن تولید گشتاور ماندگار زیاد است. بعلت وجود تعداد زیاد قطبهای آهنربایی در روتور، این ماشین برای عملکردهایی با سرعت نسبتاً پایین مناسب است و احتیاجی به گیرهای کاهشی در سیستم ماشینی درایو مستقیم نیست.
هدف اصلی این پروژه ارائه یک ساختار از موتور ورنیر مغناطیس دائم برای بهبود هر دو عامل چگالی گشتاور و ضریب توان می باشد. برای اینکار از یک ساختار دوبل استاتوره با جایگذاری غیرهم ردیف شده و آهنرباهای نوع میله ای در روتور استفاده شده است که در شکل 1 پیکربندی سه بعدی آن نشان داده شده است. توجه میکنیم که دو استاتور به اندازه دو نصف گام شیار نسبت بهم شیفت داده شده اند.
این ماشین دارای 17 جفت قطب آهنربایی (Zr) در روتور، 18 شیار (Zs) باز در هر استاتور و یک جفت قطب سیم پیچی (p) متمرکزشده سه فاز می باشد. توجه می کنیم که در یک ماشین ورنیر مغناطیس دائم باید رابطه زیر بین تعداد جفت قطب آهنربایی، تعداد شیارهای استاتور و تعداد جفت قطب سیم پیچی استاتور برقرار باشد:
Zr=Zs±p
در ساختار پیشنهادی از آرایش آهنربایی نوع میله ای استفاده شده که منجر به افزایش شار آهنربایی مفید و کاهش شار نشتی بین آهنرباهای مجاور می شود. جهت مغناطیسی شدگی آهنرباها در شکل 2 نشان داده شده است که هم جهت یا در خلاف جهت محور φ در چهارچوب استوانه ای است.
آرایه میله ای آهنربا به طور مفید، چگالی شار بالایی را در شکاف هوایی تولید می کند، از طرفی ساختار دوبل استاتور اثر متمرکزسازی شار (ناشی از آرایش نوع میله ای) را برای هدایت شار جهت جاری شدن در طول کل دو شکاف هوایی ماشین و کاهش نسبی شار نشتی را معرفی می کند.
برای شبیه سازی ساختار موتور ورنیر مغناطیس دائم فوق و بدست آوردن خروجی های آن از محیط دوبعدی نرم افزار المان محدود ماکسول استفاده شده است. در ادامه شکل خطوط شار در قستهای مختلف موتور و همچنین مشخصه گشتاور خروجی موتور به ترتیب در شکل های 3 و 4 نشان داده شده است.
همانطور که از شکل 4 مشخص است، گشتاور خروجی موتور، شکل تقریباً همواری داشته و با توجه به پیک تو پیک گشتاور و متوسط گشتاور خروجی آن، دارای ریپل 7 درصد می باشد که در سطح بسیار پایینی قرار دارد.
—————————————————————————————————————————–