موتور رلوکتانس ترکیبی 1

مقدمه

موتورهای سوئیچ رلوکتانسی (SRMs) دارای عیوبی مانند گشتاور و چگالی توان پایین، نویز اکوستیک و ریپل گشتاور بالا هستند. یک راه حل برای بهبود مشخصات SRM ها، مثل گشتاور و توان خروجی، استفاده از آهنرباها به عنوان منبع دیگر برای تحریک است که MMF موردنیاز را برای درایو ماشین کاهش می ­دهد، در نتیجه باعث کاهش قابل ملاحظه تلفات مسی می شود. بعلت منبع ترکیبی شار در این ماشین ها (سیم ­پیچی و آهنربا)، آنها موتور رلوکتانس ترکیبی یا HRM نامیده می ­شوند. قراردادن آهنرباها در ساختار استاتور، گشتاور و چگالی توان ماشین را افزایش می­ دهد، بدون اینکه اثری منفی روی قابلیت اطمینان و ظرفیت در عملکرد سرعت بالا داشته باشد.

بررسی ساختار شبیه سازی شده

 موتور رلوکتانس ترکیبی با E – هسته که دارای هسته های استاتور E شکل هستند، نمونه جدیدتر می باشند که در این پروژه یک موتور رلوکتانس ترکیبی دو فاز با چنین هسته ای در نظر گرفته شده، ضمن اینکه دارای ویژگی دیگر قطبهای مشترک در استاتور می باشد که آهنرباهای دائم در داخل آن تعبیه شده است. این موتور که در شکل 1 نشان داده شده دارای 12 قطب در استاتور و 16 قطب در روتور بوده، به صورتیکه استاتور آن متشکل از چهار E – هسته و یک روتور با پیکربندی مشابه با موتورهای سوئیچ رلوکتانسی می باشد. سه قطب هر E – هسته به صورت یک قطب مشترک در وسط بدون سیم پیچی و دو قطب تحریک در طرفین با سیم ­پیچی متمرکز شناخته می شود. سیم ­پیچی قطب های تحریک به صورتی سیم بندی شده ­اند که هر دو فاز، شاری را در جهت یکسان با شار آهنرباها تولید می ­کنند، بنابراین مشکل مغناطیس ­زدایی آهنرباها حل می ­شود.

شکل 1) موتور رلوکتانس ترکیبی (HRM) دو فاز با E هسته و قطب مشترک در استاتور

در شکل 2 مسیر عبور شار در استاتور و روتور زمانی که فاز A استاتور تحریک می شود، نشان داده شده است. همانطور که از شکل 2 مشخص است، آهنرباها در داخل قطب های مشترک قرار گرفته اند و آنها شاری را که توسط سیم پیچی ها تولید می شود، تقویت می کنند. بنابر این با افزایش چگالی شار در شکاف هوایی، گشتاور متوسط و توان خروجی ماشین افزایش می یابد. توجه می کنیم که کلاف های فازهای تحریک طوری سیم بندی شده اند که هر دو فاز شاری را در جهت یکسان با شار آهنربا تولید کنند، ضمن اینکه جهت مغناطیس شدگی آهنرباها نیز با توجه به شکل 2 باید در جهت خلاف محور R در مختصات استوانه ای باشد.

شکل 2) مسیر عبور شار در زمانی که فاز A استاتور تحریک می شود.

شبیه سازی و نتایج

در این پروژه نمونه دو فاز از HRM موردنظر با توجه به مرجع [1] در نظر گرفته شده و با ابعاد و پارامترهای اساسی موجود در جدول 1 مرجع موردنظر، در محیط دوبعدی نرم افزار المان محدود انسیس ماکسول شبیه سازی شده است. در ادامه مشخصه گشتاور استاتیک موتور موردنظر در شکل 3 ارائه شده است که با توجه به آن در جریان 3 آمپر مشخصه تقریباً همواری را شاهد هستیم.

شکل 3) مشخصه گشتاور استاتیک HRM دوفاز

در شکل 4 برای درک بهتر خطوط شار، نمایش آنها در زمان تحریک فاز A  استاتور ارائه شده است.

شکل 4) خطوط شار (lines flux)

در ادامه سطح چگالی شار در استاتور و روتور در دو موقعیت هم ردیفی با قطب مشترک و هم ردیفی با قطب های تحریک به ترتیب در شکل های 5 و6 نمایش داده شده است.

شکل 5) چگالی شار در موقعیت هم ردیفی با قطب مشترک استاتور

شکل 6) چگالی شار در موقعیت هم ردیفی با قطب تحریک در استاتور

——————————————————————————————————————-

مراجع

M. Masoumi and M. Mirsalim,”E-Core Hybrid Reluctance Motor with Permanent Magnets inside Stator Common Poles”,2017.

————————————————————————————————————————————————————

توجه: برای پروژه مربوط به موتور رلوکتانس ترکیبی که در بالا مورد بررسی قرار گرفت، فایل شبیه سازی ماکسول و فیلم آموزشی در نظر گرفته شده که می توانید از لینک زیر، اقدام به خرید کرده و از آن استفاده کنید.