شماره ركورد
33691
پديد آورنده
محمد باپيري
عنوان
مدلسازي و بهينهسازي ماشين الكتريكي آهنرباي دائم شار محوري با سيمپيچي رينگي براي خودرو الكتريكي
مقطع تحصيلي
دكترا
رشته تحصيلي
مهندسي برق قدرت
سال تحصيل
1398
تاريخ دفاع
1404/06/08
استاد راهنما
دكتر ابوالفضل واحدي
استاد مشاور
دكتر حسين عزيزي مقدم
دانشكده
برق
چكيده
چكيده در دهههاي اخير، با افزايش ظرفيت و كاهش هزينه باتري و به منظور دوركردن آلودگي خودروها از محيطهاي شهري، خودروهاي الكتريكي مورد توجه قرار گرفتهاند و اين تحول، موتورهاي الكتريكي را كه بهعنوان قلب تپنده اين خودروها عمل ميكنند، در مركز تحقيق و توسعه قرار داده است. موتورهاي آهنرباي دائم يكي از ساختارهاي محبوب براي كاربرد خوردوهاي الكتريكي بوده است. در اين رساله موتور شار محوري آهنرباي دائم با سيم پيچ رينگي بهعنوان يك نمونه جديد از موتورهاي الكتريكي آهنرباي دائم كه اخيرا معرفي شده است براي كاربرد خودرو الكتريكي مورد بررسي قرار گرفته است. هدف اين پژوهش بهبود و بهينهسازي موتور RWAFPM براي كاربرد خودرو الكتريكي بوده است. به منظور رسيدن به اين هدف، نياز به يك مدل تحليلي كه سرعت و دقت معقولي داشته باشد را به دنبال داشت. اين موضوع سبب شد تا يك مدل تحليلي بر اساس نگاشت شوارتز-كريستوفل توسعه داده شده است. اين مدل قادر به پيشبيني پارامترهاي عملكردي موتور است كه به نسبت سرعت محاسبه، دقت خوبي را ارائه ميكند. نتايج اين مدل با روش اجزا محدود مقايسه شده و نتايج دقت اين مدل را تاييد ميكنند. تلفات مسي بالا، ميزان مس مصرفي زياد و گشتاور دندانهاي زياد موتور RWAFPM از ايرادات اصلي اين موتور به شمار ميروند، در اين رساله تغييراتي در ساختار اين موتور پيشنهاد شده تا ضمن حفظ ماهيت موتور، عملكرد و هزينه ساخت موتور بهينه گردد. با يكسان سازيهستههاي موتور و تبديل هستهها به يك نوع و ارائه مدل جديد براي سيمپيچي ضمن كاهش قطعات موتور، حجم مس مصرفي 38 درصد و ميزان تلفات مسي 21.5 درصد نسبت به نمونه قبلي كاهش پيدا كرده و هارمونيكهاي زوج ناشي از عدم تقارن هستهها حذف شدند. در اين رساله، موتور خودرو Prius 2010 به عنوان مبناي مقايسه انتخاب شد و با لحاظ نمودن محدوديت براي برابر بودن ميزان مس، آهنربا و هسته موتور و همچنين جنس مواد و تلفات توليدي در هر دو موتور، بهينهسازي موتور با با هدف حدكثر كردن گشتاور انجام شد كه نتايج آن رسيدن به 85 درصد گشتاور توليدي موتور Prius 2010 و كاهش پيك به پيك گشتاور دندانهاي از 35.2 به 16 نيوتن متر بوده است. نتايج روش اجزا محدود با نتايج عملي صحت سنجي شده و سپس مبناي مقايسه قرار گرفته است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/06/30
عنوان به انگليسي
Analytical Modeling and Optimization of a Ring Winding Axial Flux Permanent Magnet Motor for Electric Vehicles
تاريخ بهره برداري
8/30/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمد باپيري
چكيده به لاتين
Abstract: In recent decades, the increasing capacity and decreasing cost of batteries, coupled with the need to reduce vehicle-related pollution in urban environments, have brought electric vehicles into focus. This shift has placed electric motors, which serve as the core component of these vehicles, at the forefront of research and development. Permanent magnet motors have emerged as a popular topology for electric vehicle applications. This dissertation investigates the Ring Winding Axial Flux Permanent Magnet (RWAFPM) motor, a recently introduced type of permanent magnet motor, for its potential in electric vehicle applications. The primary objective of this dissertation is to enhance and optimize the RWAFPM motor for electric vehicle use. To achieve this, an analytical model based on the Schwartz-Christoffel mapping was developed, offering a reasonable balance of computational speed and accuracy. This model is capable of predicting the motor’s performance parameters with satisfactory precision relative to its analysis speed. The model’s results were validated against finite element analysis, confirming its accuracy. High copper losses, excessive copper consumption, and significant cogging torque are among the primary drawbacks of the RWAFPM motor. This dissertation proposes structural modifications to address these issues while preserving the motor’s fundamental characteristics, thereby improving performance and reducing manufacturing costs. By standardizing the motor’s segments into a single type and introducing a novel winding model, the number of motor components was reduced, leading to a 38% reduction in copper volume and a 21.5% decrease in copper losses. Additionally, even-order harmonics resulting from segment asymmetry were eliminated. To isolate the effects of cooling in the optimization process, the 2010 Prius motor was selected as a benchmark for comparison. By imposing constraints to ensure equivalent copper, magnet, and core material usage, as well as material types and losses in both motors, the RWAFPM motor was optimized to maximize torque. The results demonstrate that the optimized motor achieves 85% of the torque output of the 2010 Prius motor, with the peak-to-peak cogging torque reduced from 35.2 Nm to 16 Nm. For a laboratory-scale motor compared to an industrial one, these results are considered promising. The finite element method was validated against experimental results and served as the basis for comparison. Keywords: Electric vehicle, RWAFPM, Schwartz-Christoffel mapping, modeling, optimization
كليدواژه هاي فارسي
بهينه سازي , خودرو الكتريكي , RWAFPM , نگاشت شوارتز كريستوفل , مدل سازي
كليدواژه هاي لاتين
Optimization , Electric Vehicle , RWAFPM , Schwartz-Christoffel Mapping , Modeling
Author
Mohammad Bapiri
SuperVisor
Abolfazl Vahedi