طراحی بهینه و مدلسازی یک موتور آهنربای دایم شار محوری سرعت پایین با استفاده از تکنیک الگوریتم ژنتیک و آنالیز اجزاء محدود شبه-سه بعدی

در مقایسه با سیستمهای دارای جعبه دنده، سیستم های درایو مستقیم دارای مزایایی از قبیل تعمیر و نگهداری کمتر، قابلیت اطمینان و طول عمر بیشتر، نویز و ارتعاش کمتر و بازده بیشتر میباشند. سیستم موتوری آهنربای دایم شار محوری با یک استاتور شیاردار درونی و دو روتور دیسکیشکل بیرونی ساختار AFIS یکی از بهترین گزینهها برای استفاده در کاربردهای درایو مستقیم میباشد. تا جایی که نویسنده اطلاع دارد، تحقیقات اندکی در خصوص استفاده از توپولوژی AFIS در کاربردهای موتوری درایو مستقیم انجام شده است؛ بنابراین، طراحی و بهینه سازی این موتور برای این کاربرد خاص ضروری به نظر میرسد. برای طراحی یک سیستم موتوری برای کاربردهای درایو مستقیم، مسایلی از قبیل بهینه سازی بازده و چگالی گشتاور و نیز گشتاور دندان های موتور بایستی در نظر گرفته شوند. همچنین، محدودیت های عملی موتور از قبیل قطر خارجی نیز باید لحاظ شوند. در این مقاله، یک موتور آهنربای دایم شار محوری 30 کیلوواتی با سرعت نامی 150 دور در دقیقه برای کاربرد به عنوان محرک میکسر درایو مستقیم طراحی و بهینه سازی شده است. بهینه سازی به منظور بیشینه سازی بازده و چگالی گشتاور با استفاده از جعبه ابزار الگوریتم ژنتیک نرم افزار متلب انجام شده است و حداکثر مقدار قطر خارجی موتور به عنوان محدودیت و قید طراحی در نظر گرفته شده است. در ادامه، با استفاده از دادههای خروجی الگوریتم ژنتیک، ماشین مورد نظر با استفاده از روش اجزاء محدود شبه- سهبعدی و به کمک نرم افزار ماکسول مدلسازی، و بهینه سازی نهایی آن انجام شده است. نتایج حاصل از مدلسازی اجزاء محدود، شامل چگالی شار مغناطیسی بخش های مختلف ماشین، گشتاور دندان های و نیز گشتاور الکترومغناطیسی، صحت فرآیند طراحی را تایید میکنند.

Keywords:

موتور آهنربای دایم شار محوری , بهینه سازی چند منظوره , بازده , چگالی گشتاور , روش اجزاء محدود