شماره ركورد
34650
پديد آورنده
هاشم يوسفي جاويد
عنوان
طراحي و بهينهسازي موتور سنكرون آهنرباي دائم خودراه انداز ديسكي
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
مهندسي برق قدرت
سال تحصيل
1394
تاريخ دفاع
1404/07/28
استاد راهنما
دكتر ابوالفضل واحدي
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
در اين رساله ساختار نويني از موتور هيسترزيس آهنرباي دائم شار محوري معرفي گرديد كه با هدف تركيب مزاياي موتورهاي هيسترزيس و آهنرباي دائم در كنار ويژگيهاي مثبت ساختار شار محوري، گشتاور مناسبي را در هر دو حالت راهاندازي و دائم كار تأمين ميكند. براي توسعه اين ساختار، ابتدا چندين توپولوژي پيشنهادي براي بهبود موتورهاي هيسترزيس شار محوري موجود، با استفاده از مدل بيضوي (جهت مدلسازي حلقه هيسترزيس) در نرمافزار اجزاي محدود تحليل شدند. پس از انتخاب موتوري با بالاترين گشتاور در ابعاد مشابه و ساختار سادهتر، معادلات طراحي و الگوريتم مربوط به موتور پيشنهادي با در نظر گرفتن سهم هر يك از مواد آهنربا و هيسترزيس در توليد گشتاور، ارائه گرديد. تحليلهاي اجزاي محدود براي حالتهاي راهاندازي و دائم كار با بهرهگيري از مدل دقيقتر پريساج انجام شد. سپس، با استفاده از روش تحليل حساسيت، بهينهسازي ضخامت شعاعي مواد آهنربا و هيسترزيس صورت گرفت و در ادامه عملكرد موتور در سرعتهاي مختلف و همچنين اثر گشتاور القايي در راه اندازي مورد ارزيابي قرار گرفت.
در نهايت، نمونهاي از موتور پيشنهادي ساخته و آزمونهاي گشتاور براي آن انجام گرديد. نتايج ثبت شده از آزمونها با شبيهسازيهاي اجزاي محدود و روش تحليلي مقايسه و صحهگذاري شد. يافتهها حاكي از افزايش قابل توجه 35 درصدي گشتاور در حالت دائم كار نسبت به موتور هيسترزيس اوليه بود. علاوه بر اين، با وجود كاهش حدود 12 درصدي گشتاور راهاندازي (به دليل استفاده از آهنربا)، گشتاور راهاندازي ثبت شده تقريباً سه برابر گشتاور موتور هيسترزيس اوليه بود كه اين بهبود ناشي از گشتاور القايي ماده هيسترزيس و بكارگيري آلومينيوم نگهدارنده است. اين پژوهش با ارائه يك توپولوژي جديد و ساختار ساده، با موفقيت مزاياي آهنرباي دائم و هيسترزيس را در يك ساختار شار محوري تجميع كرده و به گشتاور مطلوب در هر دو حالت عملكردي دست يافته است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/12/23
عنوان به انگليسي
Design and Optimization of a Self-Starting Disc-Type Permanent Magnet Synchronous Motor
تاريخ بهره برداري
10/20/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
هاشم يوسفي جاوبد
چكيده به لاتين
In this thesis, a novel configuration of an axial-flux permanent magnet hysteresis motor is introduced, aiming to combine the advantages of both hysteresis and permanent magnet motors together with the positive features of an axial flux structure. The proposed design delivers satisfactory torque under both starting and steady state operation.
To develop this structure, several topologies were proposed to improve existing axial flux hysteresis motors. These designs were analyzed using finite element simulation based on the elliptical model for hysteresis loop representation. After selecting the topology providing the highest torque within comparable dimensions and a simpler structure, the design equations and algorithm for the proposed motor were derived, considering the torque contribution of both magnet and hysteresis materials. Finite element analyses were then carried out for the starting and steady state conditions using a more precise Preisach model. A sensitivity analysis method was employed to optimize the radial thickness of the magnet and hysteresis materials. Subsequently, the motor performance was evaluated at various speeds, and the influence of induced torque during startup was examined.
Finally, a prototype of the proposed motor was built and torque tests were conducted. The measured results were compared and validated against the finite element simulations and analytical method. The findings indicate a significant 35% increase in steady state torque compared to the original hysteresis motor. Although the starting torque decreased by about 12% due to magnet usage, the recorded starting torque was approximately three times higher than that of the initial hysteresis motor, attributed to the induced torque of the hysteresis material and the use of an aluminum retainer.
This research, by proposing a new and simple topology, successfully integrates the benefits of permanent magnet and hysteresis motors within an axial flux configuration, achieving desirable torque performance in both operating modes.
كليدواژه هاي فارسي
موتور هيسترزيس آهنرباي دائم , شار محوري , گشتاور , المان محدود , پريساج
كليدواژه هاي لاتين
Permanent magnet-hysteresis motor , Axial flux , Torque , Finite element , Preisach
Author
Hashem Yousefi Javid
SuperVisor
Dr. Abolfazl Vahedi