بهينه‌سازي طراحي، بهبود كيفيت ولتاژ و نوسانات گشتاور يك ژنراتور آهنرباي دائم سطحي با رتور خارجي به‌منظور كاربرد در توربين‌هاي‌ بادي بدون جعبه‌دنده

در اين مقاله طراحي بهينۀ يك ژنراتور سنكرون آهنرباي دائم سطحي با رتور خارجي به‌منظور كاهش هزينۀ ساخت ارائه شده است. نوآوري اين پژوهش ارائۀ ابعاد جديد براي آهنرباي دائم سطحي است كه منجر به سينوسي شدن منحني چگالي شار مغناطيسي فاصلۀ هوايي و بهبود كيفيت ولتاژ القايي، كاهش گشتاور دندانه‌اي و نوسانات گشتاور خواهد شد. همچنين به‌منظور مطالعۀ بيشتر، چهار طرح به‌صورت تركيبي از سيم‌پيچي توزيع‌شده و سيم‌پيچي متمركز و آهنرباي سطحي متداول و آهنرباي سطحي پيشنهادي براي ژنراتور در نظر گرفته شده است. به همين منظور يك مدل طراحي دقيق براي ژنراتور استخراج شده است. سپس متغيرهاي طراحي بر اساس اين مدل و با توجه به تابع هدف مورد نظر توسط الگوريتم بهينه‌سازي ژنتيك بهينه‌‌يابي شده‌اند. در ادامه از تحليل اجزاي محدود براي اعتبارسنجي طراحي‌هاي بهينه استفاده مي‌شود. با مقايسۀ نتايج بهينه‌سازي و شبيه‌سازي چهار طرح بهينه مشاهده مي‌شود كه ژنراتور با سيم‌پيچي متمركز و آهنرباي سطحي پيشنهادي داراي راندمان بيشتر است درحالي‌كه داراي حجم كلي، هزينۀ ساخت، گشتاور دندانه‌اي و نوسانات گشتاور كمتري در مقايسه با طرح‌هاي ديگر است. بنابراين اين طرح گزينه مناسبي براي كاربرد در توربين‌هاي بادي بدون جعبه‌دنده است.