Abstract
In this paper, a novel E-core bearingless flux-switching permanent-magnet (BFSPM) motor is presented to overcome the shortcomings of rotor permanent-magnet-type bearingless motors. The basic structure and the operation principle are first described. In addition, the mathematical models of radial suspension forces and torque are deduced. Finally, based on the finite-element analysis, the optimization design of the 6/10 E-core BFSPM motor has been proposed to reduce torque ripple and increase suspension forces. The research results show that the torque ripple is significantly reduced by around 34%, whereas the suspension forces of the E-core BFSPM motor are increased by around 4% with the optimized parameters
چکیده
در این مقاله یک موتور آهن‌ربای دائم جدید بدون یاتاقان با هسته E شکل و قابلیت سوئیچینگ شار (BFSPM) به منظور غلبه بر نقطه‌ضعف‌های موتورهای بدون یاتاقان با روتور آهن‌ربای دائم ارائه می‌شود. ساختار اصلی و قاعده عملکرد در ابتدا تشریح می‌گردد. همچنین، مدل‌های ریاضی نیروها و گشتاور ترمزی شعاعی استنباط می‌شود. در نهایت، بر اساس روش آنالیز اجزای محدود (المان محدود)، طراحی بهینه موتور BFSPM ی هسته E شکل 6/10 به منظور کاهش ریپل گشتاور و افزایش نیروهای ترمزی پیشنهاد می‌شود. نتایج تحقیق نشان می‌دهد که ریپل گشتاور به میزان قابل‌توجهی به حدود 34% کاهش می‌یابد در حالی که نیروهای ترمزی موتور BFSPM ی هسته E شکل با استفاده از پارامترهای بهینه‌سازی شده تا حدود 4% افزایش می‌یابد.
1-مقدمه
در دو دهه گذشته، موتورهای بدون یاتاقان نوع آهن‌ربای دائم (PM) به خاطر مزیت‌هایی که ازنظر اندازه کوچک، بدون کنتاکت بودن، بازدهی بالا، و غیره داشتند، به سرعت مورد بررسی قرار گرفته و در سرتاسر دنیا مورد استفاده قرار گرفتند [1], [2]. در موتورهای بدون یاتاقان نوع PM ی متداول، PM ها معمولاً روی و یا زیر روتور قرار می‌گیرند که در نتیجه روی عملکرد موتور به خاطر اتلاف حرارتی نسبتاً کم و محدود بودن سرعت‌های بالا، اثر می‌گذارد. به منظور حل این مشکلات، نوع جدیدی از موتورهای بدون یاتاقان با PM های تعبیه شده در استاتور با نام موتورهای بدون یاتاقان نوع آهن‌ربای دائم با قابلیت سوئیچینگ شار (BFSPM) پیشنهاد می‌شود. به منظور سادگی، موتورهای بدون یاتاقان نوع PM ی متداول را با عنوان موتور بدون یاتاقان با روتور نوع PM می‌نامیم در حالی که موتورهای بدون یاتاقان با PM های تعبیه شده در استاتور را با عنوان موتورهای بدون یاتاقان نوع PM ی استاتور در این مقاله می‌نامیم...