مدلسازي سيستم تعليق الكتروديناميكي نوع آهنرباي دائم با لحاظ كردن اثر پوستي

Modeling, Design and Analysis of a Electrodynamic Levitation System by Considering the Skin Effect

در اين مقاله ايجاد نيروهاي معلق مغناطيسي و مقاوم رانش در سيستم تعليق الكتروديناميكي با استفاده از آهنرباي دائم مورد بررسي قرار گرفته است. سيستم تعليق الكتروديناميكي نيروي عكس العمل متقابل دو ميدان مغناطيسي است كه براساس خاصيت دفعي توليد شده و باعث ايجاد تعليق مي‌شود. بخش معلق اين سيستم شامل يك آهنرباي دائم مكعبي شكل و مسير راهنماي آن يك ريل آلومينيومي با ضخامت دو ميليمتر است كه در مدل تحليلي آهنربا با مدل ورقه‌اي جريان مدل شده است و جريان القايي ناشي از تغيير ميدان در ريل آلومينيومي با لحاظ كردن اثر پوستي محاسبه شده است. جهت بررسي اثر پوستي، ريل آلومينيومي چند لايه با هدايت الكتريكي متفاوت فرض شده است. نيروهاي تعليق و مقاوم رانش در سرعتهاي مختلف به كمك مدل تحليل محاسبه شده‌اند. سپس به كمك روش اجزاي محدود دوبعدي سيستم مدل‌سازي شده و تأثير تغيير سرعت بر نيروهاي تعليق و مقاوم رانش در دو فاصله هوايي مختلف مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج شبيه‌سازي شده توسط مدل تحليلي با روش اجزاي محدود مقايسه شده و مورد تأييد قرار گرفته است.

In this paper, lift and drag forces of permanent-magnet electrodynamic suspension (PMEDS) System have been studied by considering the skin effect. Electrodynamic suspension is based on repulsive force between two magnetic fields with the same polarity. In this research the electrodynamic suspension system consists of a moving permanent magnet block levitated over a flat conducting plate with 2 mm thickness. At first, the analytical model of the PMEDS is proposed. For this propose, permanent magnet poles are modeled by the current sheets. Then the eddy current is calculated on aluminum sheet by considering the skin effect. Finally, the lift and drag forces are calculated in difference speed. The 2D finite element method is utilized to investigate the effect of speed variations on the performance of PMEDS at two different airgap. Two-dimensional finite element model, the accuracy of proposed analytical model is validated. The results of the finite element method are compared with results obtained by analytical model. It shows the accuracy of the analytical model in the estimation of the lift and drag forces of an electrodynamic suspension system.