طراحي و ساخت روتور براي موتور سوئيچ رلوكتانس براي بهبود پروفايل گشتاور

Design and construction of a rotor for switched reluctance motor to improve torque profile

در اين مقاله اثر فاصله هوايي غير يكنواخت روي پروفايل گشتاور موتور سوئيچ رلوكتانسي با چهار قطب روي استاتور و دو قطب روي روتور مورد بررسي قرار گرفته‌است. براي اين منظور دو رتور با استاتور يكسان، طراحي، بهينه سازي و ساخته شده‌است. روتور اول داراي فاصله هوايي يكنواخت در حالت همراستا است و روتور دوم نيز در نيمي از قطب روتور داراي فاصله هوايي يكساني با حالت قبل است ولي در نيمۀ ديگر قطب، فاصله هوايي مي‌تواند غير يكنواخت باشد. هدف از بهينه‌سازي، رسيدن به پروفايل گشتاور مطلوب است كه در سرعت‌هاي بالا ريپل گشتاور را كاهش و در عين حال گشتاور متوسط مطلوبي داشته باشد. از تحليل اجزاء محدود براي محاسبۀ پروفايل گشتاور و از الگوريتم ژنتيك براي بهينه‌سازي، استفاده شده‌است. متغيرهاي بهينه‌سازي عبارتند از قوس قطب روتور و پهناي يوغ روتور؛ البته در روتور دوم متغير ديگري كه ميزان غير‌‌يكنواختي فاصله هوايي را تعيين مي‌كند، نيز اضافه مي‌شود. نتايج تحليل نشان ميدهد موتوري كه فاصله هوايي غير يكنواخت دارد، تطابق بيشتري با پروفايل گشتاور مطلوب دارد و نيروهاي شعاعي كمتري توليد مي‌كند. نتايج آزمايشگاهي نمونۀ ساخته شده با نتايج تحليلي تطابق بسيار خوبي دارد.

In this article the effect of non-uniform air gap on a 4/2 switched reluctance motor is studied. In order to do this, two rotors are designed, optimized and fabricated. The first rotor has uniform air gap in aligned position and the second rotor in half of pole is the same as the first but in another half of pole, air gap can be non-uniform. The purpose of optimization is achieving a desired torque profile which reduces torque ripple in high speeds and at the same time increases the average torque. Finite element analysis is used for calculating torque profile and genetic algorithm is used for optimization, both by MATLAB. Optimization variables are rotor pole arc and width of rotor yoke. For the second rotor, another variable which determines the amount of uniformity of air gap is added. The analysis results show that the motor with non-uniform air gap is more coincident with the desired torque profile. Experimental results of prototype motor confirm the analysis results.