Abstract

Axial field flux-switching permanent magnet machine (AFFSPMM) is a novel permanent magnet (PM) machine which incorporates the merits of flux-switching PM (FSPM) machine and axial field PM machine. AFFSPMM exhibits many advantages, such as sinusoidal back-EMF waveform, good flux weakening capability, favorable for cooling, high torque/power density and high efficiency [1]. However, compared to the traditional PM machines, the cogging torque of AFFSPMM is high due to the doubly salient structure and the extremely high flux density caused by the flux focusing effects. The cogging torque reduction of AFFSPMM by rotor tooth notching is investigated in this paper. Three different rotor tooth notching schemes are presented and the influence of the dummy slot parameters on the cogging torque for different rotor tooth notching is investigated based on 3-D finite element method (FEM). The dummy slot width, slot depth, and slot shape are optimized by response surface method (RSM), the cogging torque and output torque under different optimal combinations are calculated and compared

چکیده

ماشین آهنربای دائم میدان محوری سوئیچینگ شار (AFFSPMM) یک ماشین PM جدید با چگالی توان و راندمان بالا است. با این حال، گشتاور دندانه ای در این ماشین، بیشتر از ماشین متعارف PM است که این امر به علت ساختار برجسته ای مضاعف در  AFFSPMMاست.

به منظور کاهش گشتاور دندانه ای، روش کاهش گشتاور دندانه ای با استفاده از شیار دار نمودن دندانه های روتور در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. سه ساختار مختلف از شیار دادن به دندانه های روتور پیشنهاد شده است و تأثیر پهنای شیار کاذب، عمق شیار و زاویه شکل شیار در گشتاور دندانه ای بر اساس روش المان محدود سه بعدی (FEM) تحلیل و بررسی می شود. ساختار بهینه شیار دادن به روتور با حداقل گشتاور دندانه ای توسط روش سطح پاسخ گو(RSM) به دست آمده و توسط FEM تایید شده است. نتایج نشان می دهد که گشتاور دندانه ای می تواند تا حد زیادی کاهش یابد در حالی که گشتاور خروجی از طریق روش شیار دادن به دندانه های روتور در AFFSPMM به تدریج  کاهش می یابد. اثر کاهش گشتاور دندانه ای با اضافه کردن دو شیار کاذب در قطب های روتور بهتر از اضافه کردن یک شکاف کاذب است.

1-مقدمه

ماشین مغناطیس دائم میدان محوری شار سوئیچینگ  (AFFSPMM)، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، یک ماشین PM جدید است که شامل مزایای ماشین شار سوئیچینگ (FSPM) و ماشین میدان محوری PM است. AFFSPMM بیانگر بسیاری از مزایا، مانند شکل موج سینوسی back-EMF، قابلیت تضعیف شار مطلوب، مناسب برای خنک کننده، چگالی توان/ گشتاور بالا و راندمان بالا است[1]. با این حال میزان گشتاور دندانه ای در AFFSPMM در مقايسه با ماشین آلات سنتی PM به علت ساختار برجسته دوگانه ( مضاعف) و چگالی شار بالا ناشی از اثرات تمرکز بر شار، بالا است، که ممکن دقت کنترل را تحت تأثیر قرار دهد و باعث ارتعاشات نامطلوب و نویز صوتی شود...