دانلود پایان نامه طراحی و بهینه سازی موتور سنکرون خطی روتور سیم پیچی

در این پژوهش مدلسازی طراحی و بهینه سازی موتور سنکرون خطی رتور سیم پیچی انجام شد. بدین منظور ابتدا ساختارهای مختلف این موتور بررسی شد و ساختار مورد نظر در این پژوهش و کاربرد آن به طور مفصل شرح داده شد. سپس به مدلسازی ساختار مذکور پرداخته شد. با توجه به اینکه در زمینه این موتور اطلاعات کمی منتشر شده است مدل ارائه شده از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در ادامه الگوریتم طراحی تهیه شد و به کمک برنامه ای در محیط متلب طراحی موتور خطی انجام شد و خصوصیات مورد نظر آن توسط مدل ارائه شده در محیط ANSYS با استفاده از روش اجزاء محدود تست شد. سپس موتور طراحی شده با انتخاب اهداف مختلفی بهینه سازی گردید. نتایج عمده به دست آمده در این پژوهش به شرح زیر است:

۱٫بررسی ساختارهای مختلف موتور سنکرون خطی رتور سیم پیچی به طور منسجم ارائه شد و در مورد هر ساختار تا حدودی بحث گردید.

۲٫در بخش مدلسازی عمده تمرکز بر روی مدلسازی مغناطیسی قرار گرفت. مدل لایه ای بسیار مناسبی ارائه گردید که با توجه به در نظر گرفتن ساختار غیر همگن بخش الکترومگنت های موتور می توان گفت اولین مدل لایه ای مناسب ارائه شده برای این موتور است. مدل ارائه شده به جهت سادگی و فرمول بندی مناسب می تواند برای پژوهش های آینده در زمینه این موتور به عنوان مرجع مناسبی تلقی شود زیرا که مدلسازی پایه تحقیقات دیگر موتور است. هارمونیک های مختلف میدان در مدل مذکور در نظر گرفته شده است که مزیت دیگر آن به حساب می آید. به جرات می توان گفت این فصل از پایان نامه وقت گیر ترین و پر دقدقه ترین موضوع این پژوهشش بوده است زیرا که بقیه فصول بر پایه آن بنا گردیده است. مدل به دست آمده با مدل دیگری که تعمیم مدل موتور سنکرون آهنربای دائم خطی است نیز مقایسه گردید. مقایسه نتایج هر دو روش با نتایج حاصل از مدل روش اجزا محدود حاکی از دقیق تر و کامل تر بودن مدل لایه ای ارائه شده در این پژوهش است. هامونیک های مختلف به دست آمده توسط این روش نیز تطابق بسیار مناسب و زیادی با نتایج حاصل از روش اجزاء محدود دارند که دلیل دیگری بر دقت زیاد مدل مذکور می باشد.

۳٫الگوریتم معینی که روند طراحی و ترتیب به کار گیری روابط را مشخص کند در مراجعی مورد بررسی قرار گرفت وجود نداشت لذا علاوه بر تعمیم برخی از روابط از موتورهای گردان به موتورهای خطی و استفاده از برخی از روابط موتور سنکرون آهنربای دائم خطی این الگوریتم ارائه شد. به دلیل سادگی و وقت گیر نبودن مدل لایه ای ارائه شده در بخش قبل در الگوریتم طراحی که مستلزم تکرار زیاد است از مدل مذکور استفاده شد.

۴٫کار نسبتا جدید دیگری که در بخش طراحی مورد توجه قرار گرفت استفاده از مدل روش اجزاء محدود در حلقه کم تکرار الگوریتم طراحی در کنار مدل لایه ای استفاده شده در حلقه پر تکرار آن می باشد. مزیت این روش استفاده از دقت زیاد روش اجزاء محدود در کنار سرعت نسبتا مطلوب روند طراحی است.

۵٫در زمینه بهینه سازی موتور سنکرون خطی رتور سیم پیچی نیز جای کار بسیاری وجود دارد. در این پژوهش دو تابع هدف مهم چگالی وزنی نیرو و حاصلضرب بازده در ضریب توان را به طور جداگانه و به طور ترکیبی مورد بهینه سازی قرار دادیم. بهینه سازی بازده در ضریب توان منجر به کاهش ابعاد و هزینه اینورتر مورد استفاده می گردد و بهینه سازی چگالی وزنی نیرو امکان استفاده بهتر از مواد مصرفی در موتور را به دست می دهد. در بهترین حالت توانستیم چگالی وزنی نیرو را ۹٫۳ درصد و حاصلضرب بازده در ضریب توان را ۱٫۴۳ درصد بهبود دهیم.

۶٫با بهینه سازی ابعاد موتور علاوه بر به دست آوردن مشخصات الکتریکی مطلوب موتور و کم کردن هزینه توانستیم قدرت شتاب گیری مناسبی را نیز برای موتور فراهم کنیم. این در حالی است که میزان بار قابل حمل بر روی موتور قابل توجه بوده و کاملا مناسب مقاصد حمل و نقل است. برای هر موتور این میزان حدود ۲۰ تن است. این در حالی است که برای مقاصد حمل و نقل معمولا در دو طرف وسیله نقلیه موتور خطی تعبیه می شود و در هر طرف وسیله نیز تعداد آن بیشتر از یکی است که بستگی به کاربرد دارد