18919

۱۸۹۱۹

طراحي بهينه موتور سنكرون آهنرباي دائم داخلي براي استفاده در خودرو هيبريدي

كارشناسي ارشد

الكترونيك قدرت و ماشين هاي الكتريكي

۳۰/۱۱/۱۳۹۶

دكتر ابوالفضل واحدي

برق

چكيده يك قسمت مهم از سيستم نيروي محركه الكتريكي در خودروهاي الكتريكي، ماشين¬هاي سنكرون آهنرباي دائم هستند كه بعلت قابليتهايي چون چگالي گشتاور بالا، چگالي توان بالا و بازده بالا به طور گسترده مورد استفاده قرار مي¬گيرند. موتورهاي سنكرون آهنرباي دائم با آرايش آهنربايي داخلي بعلت استفاده بهتر از آهنرباها و رنج گسترده¬تر سرعت – توان ثابت نسبت به نوع آهنربا سطحي توجه بيشتري را به خود جلب كرده¬اند. عملكرد IPMSM به طور زيادي تحت تأثير پيكربندي¬هاي آهنرباي قرارگرفته در روتور مي¬باشد و با بهبود¬سازي طراحي روتور بهتر مي¬شود. طراحي مناسب ارتفاع، پهنا و محل قرارگيري آهنرباها در روتور و همچنين شكل و اندازه سد شار قرارگرفته در پيرامون آنها، مي¬تواند به عنوان هدف طراحي براي عملكرد بهتر موتور خصوصاً در سرعتهاي بالاتر از نامي كه مورداحتياج خودروهاي الكتريكي است، در نظر گرفته شود. در اين پايان¬نامه هدف بهبود ساختار موتور سنكرون آهنربا دائم داخلي با سه آرايش آهنربايي متفاوت براي كاربرد در خودروهاي الكتريكي است. ابتدا هر ساختار به طور جداگانه شبيه¬سازي شده و سپس ابعاد و موقعيت آهنرباها و همچنين شكل و ابعاد سد شار در قسمتهاي انتهايي آهنرباها تغيير داده ¬شد تا ساختاري با كمترين گشتاور دندانه¬اي و ريپل گشتاور بدست آورده شود. عملكرد موتور با سه آرايش آهنرهايي فوق در دو نقطه كار يعني شرايط نامي با سرعت 750 و در ناحيه توان ثابت با سرعت 2250 دور بر دقيقه مورد بررسي قرار گرفته و با هم مقايسه ¬شد. از مقايسه نتايج نشان داده ميشود كه ساختار با آهنرباهاي مستطيلي تقسيم¬شده داراي كمترين مقدار حجم از آهنرباهاي استفاده شده در ساختار خود مي¬باشد و كمترين گشتاور دندانه¬اي را ايجاد مي¬كند، ضمن اينكه موتور با آرايش مستطيلي داراي كمترين سطح ريپل گشتاور در هر دو نقطه كار مي¬باشد. در انتها اثرات مغناطيس¬زدايي آهنربا براي هر سه ساختار بررسي شده و مشخص شد كه ساختارهاي با آرايش آهنربايي مستطيلي و V شكل در برابر مغناطيس-زدايي مقاوم هستند. واژه‌هاي كليدي: موتور سنكرون آهنربا دائم داخلي، آهنرباهاي V شكل، آهنرباهاي مستطيلي، آهنرباهاي مستطيلي تقسيم¬شده، گشتاور دندانه¬اي، ريپل گشتاور، مغناطيس¬زدايي برگشت ناپذير

1397/03/07

2/19/2018 12:00:00 AM

Abstract: An important part of the electric propulsion system in electric vehicles is permanent magnetic synchronous machines that are widely used due to high torque density, high power density and high efficiency. Permanent magnet synchronous motors with internal magnets are more attractive than surface magnet type due to the better use of magnets and the wider range of constant speed - power. The IPMSM performance is greatly influenced by the magnet configuration in the rotor and improved by improvement the rotor design. The proper design of the height, width, and location of the magnets on the rotor, as well as the shape and size of the flux barrier around them, can be considered as a design goal for better motor performance, especially at speeds beyond the rated speed that is required for electric vehicles. The purpose of this thesis is to improve the structure of the internal permanent magnet synchrotron motor with three different magnets arrangement for using in electric vehicles. First, each structure was simulated separately, and then the dimensions and position of the magnets, as well as the shape and dimensions of the flux barrier at the end of the magnets were changed to obtain a structure with the lowest cogging torque and torque ripple. The performance of the motor was compared with the three mentioned magnets arrangement at two operating points, the rated conditions at 750 rpm speed and in the constant power region at 2250 rpm speed. Comparison of the results showed that the structure with segmented rectangular magnets had the least volume of magnets used in its structure and it produce the least cogging torque, in addition, the motor with a rectangular arrangement has the lowest torque ripple at both points of operation. Finally, the demagnetization effects of magnet for all three structures were investigated and it was found that structures with rectangular and V-shaped magnets are resistant to demagnetization. Keywords: Internal permanent magnet synchronous motor, V-shaped magnets, rectangular magnets, segmented rectangular magnets, cogging torque, torque ripple, irreversible demagnetization