مدل‌سازي عملكرد حالت دائمي موتور هيسترزيس استوانه‌اي معكوس شار محيطي با استفاده از روش اجزاء محدود

Finite Element Modeling of an Inversed Design Circumferential Flux Cylindrical Hysteresis Motor in Steady State Condition

در اين مقاله يك الگوريتم تكراري جديد براي مدل‌سازي موتور هيسترزيس استوانه‌اي طرح معكوس (با روتور بيروني) شارمحيطي با استفاده از روش اجزاء محدود ارائه شده است. در اين الگوريتم به ازاي هر ولتاژ ترمينال موردنظر، از دو حلقه تكرار، يكي براي يافتن جريان تحريك سيم‌پيچي استاتور و ديگري براي پيدا كردن ولتاژ فاصله هوايي استفاده مي‌شود. به دليل چندمقداره بودن مشخصه هيسترزيس و درنتيجه عدم امكان معرفي مستقيم آن به اكثر نرم‌افزارهاي اجزاء محدود رايج، از تزويج يك محيط برنامه‌نويسي و يك نرم‌افزار اجزاء محدود بهره گرفته شده است. با برقراري اين تزويج، در هر يك از تكرارهاي داخلي الگوريتم، معرفي حلقه هيسترزيس به مدل اجزاء محدود موتور از طريق اعمال جريان به سيم‌پيچ‌هاي استاتور و توزيع فضايي مغناطيس‌شوندگي به رينگ هيسترزيس انجام مي‌شود. همچنين، به‌منظور فراهم آمدن امكان مقايسه نتايج مدل‌سازي اجزاء محدود، يك الگوريتم مدل‌سازي تكراري بر پايه روابط تحليلي نيز براي اين موتور ارائه شده است. نتايج مدل‌سازي‌ها به هر دو روش اجزاء محدود و تحليلي با دقت مناسبي به يكديگر نزديك مي‌باشند.

This paper presents a new iterative algorithm for finite element modelling of an inversed design (outer rotor) circumferential flux cylindrical hysteresis motor. Proposed algorithm consists of two iteration loops for each input voltage, one to find the exciting current of the stator winding and the other for the air-gap voltage. Due to hysteresis characteristic being multi-valued which leads to the impossibility of direct introduction to the most of common finite element software, coupling a programming environment and the finite element software is employed. Employment of this coupling in each one of the interior iterations, the hysteresis loop is introduced to the finite element model of the motor via applying exciting current to the stator windings and spatial distribution of magnetization to hysteresis ring. Also, in order to create comparison possibility of the finite element results, an iterative modeling algorithm based on analytical equations is presented. It is shown that the results of both modeling methods are closed to each other with good accuracy.