تحليل عملكرد و بهينه سازي ساختار جديد چرخ دنده مغناطيسي دو لايه قوسي با استفاده از مدل تحليلي شبه سه بعدي، به منظور استفاده در نيروگاه بادي

Performance Analysis and Optimization of a Novel Arcuate Double-sided Magnetic Gear using Quasi 3-D Analytical Modeling, for wind power application

در اين مقاله ساختار جديدي از چرخ‌دنده مغناطيسي با نام چرخ‌دنده مغناطيسي دولايه قوسي با استفاده از تركيب ساختارهاي شار شعاعي و شار محوري با هدف افزايش چگالي گشتاور انتقالي، معرفي‌شده است. مشخصات عملكردي اين ساختار توسط روش تحليلي جديد شبه سه‌بعدي بهبوديافته (توسعه‌يافته روش تحليلي دوبعدي)، استخراج و با نتايج حاصل از مدل‌سازي المان محدود سه‌بعدي مورد مقايسه قرارگرفته و برتري و دقت روش معرفي‌شده مورد صحت سنجي قرارگرفته است. اين مدل تحليلي توسط مدل دوبعدي وابسته به مؤلفه‌هاي مختلف ميدان مغناطيسي، مبتني بر ساختار چرخ‌دنده شار شعاعي و شار محوري معرفي‌شده است تا ساختار دولايه قوسي را با دقت مناسب مدل‌سازي نمايد. ساختار ارائه‌شده به‌منظور به‌كارگيري در يك نيروگاه بادي مورد بهينه‌سازي قرارگرفته است. نتايج حاصل از بهينه‌سازي به‌وضوح برتري ساختار مذكور را در مقايسه با ساختارهاي متداول چرخ‌دنده‌هاي مغناطيسي در شاخص چگالي گشتاور ا انتقالي نشان مي‌دهد.

This paper highlights the future perspective for novel hybrid radial-axial flux structure magnetic gear, named arcuate double-sided magnetic gear (ADSMG) with the aim of higher torque density transmission. Its performance characteristics are quantitatively analyzed using an improved quasi 3-D analytical method (IQAM) computations of magnetic field (which is an improved and amended of 2-D analytical method). Results are verified by 3-D finite-element method simulations to enhance the reliability and precision of the analysis. This modeling is carried out by an effective dependent modeling for the different components of magnetic field distribution, based on axial and radial flux magnetic gear topologies, and modified to accurately model the proposed ADSMG structure. Utilization of proposed IQAM for optimization of ADSMG in a typical wind power application is investigated. It is shown that the optimized ADSMG has significant and superior advantages in terms of torque density than the traditional MGs.