طراحی بهینۀ یک ژنراتور آهنربای دائم شارشعاعی با رتور خارجی برای کاربرد در توربین‌های بادی بدون جعبه‌دنده

ماشین‌های آهنربای دائم به دلیل ویژگی‌های برجستۀ خود به‌طور گسترده در حال استفاده در توربین‌های بادی‌اند. ژنراتورهای متصل به توربین‌های بادی بدون جعبه‌دنده به علت سرعت نامی پایین دارای حجم بالا و هزینۀ ساخت زیادند که با افزایش توان خروجی بر این معایب افزوده خواهد شد؛ درنتیجه، هدف از طراحی بهینه در این مقاله، کاهش هزینۀ ساخت سیستم توربین بادی با حفظ مشخصۀ راندمان بالا است؛ بنابراین، یک مدل مولتی‌فیزیک از مجموعه تولید انرژی در توربین بادی ارائه شده است که طراحی بهینه بر پایۀ آن استوار خواهد بود. از ویژگی‌های بارز این مطالعه، محاسبۀ دقیق تمامی هزینه‌های مربوط به تولید انرژی اعم از هزینۀ ساخت ژنراتور، مبدل الکترونیک قدرت، تجهیزات جانبی الکتریکی و برج توربین بادی است. به‌منظور یافتن جواب بهینه، از الگوریتم بهینه‌سازی ژنتیک با در نظر گرفتن یک محدوده مناسب از پیش تعیین شده برای متغیرهای طراحی استفاده می‌شود. مقایسۀ ژنراتور بهینه‌شده در این مطالعه با یک نمونه ژنراتور آهنربای دائم رتور داخلی، کارایی روش پیشنهادی و برتری آن را ازنظر حجم کلی، وزن و انرژی تحویلی سالیانه نشان می‌دهد. در انتها نیز صحت طراحی بهینه با تحلیل اجزای محدود تأیید شده است.

Keywords:

توربین بادی , ژنراتور آهنربای دائم , طراحی بهینه , هزینۀ ساخت