طراحي تحليلي چگالي شار مغناطيسي بارداري و شار پيوندي در ماشين الكتريكي شار شعاعي مغناطيس دايم روتور دوگانه با هسته هوايي

Analytical Design of On load Magnetic Flux Density and Flux-linkage in Radial Flux Air-cored Permanent Magnet Electrical Machine with a Double-sided Rotor

در اين مقاله چگالي شار مغناطيسي و شار پيوندي ماشين الكتريكي شارشعاعي روتور دوگانه مغناطيس دايم با هسته هوايي به صورت تحليلي با استفاده از تحليل ناحيه اي ارايه شده است. ابتدا روابط تحليلي مولفه هاي چگالي شار مغناطيسي بارداري و شار پيوندي اين ماشين به-كمك معادلات پواسن ارايه و سپس اين روابط با نتايج عددي المان محدود در نرم افزار ماكسول اعتبارسنجي شده اند. اين مقايسه نشان مي-دهد كه اختلاف چگالي شار مغناطيسي و شار پيوندي روابط تحليلي با چگالي شار مغناطيسي و شار پيوندي بدست آمده از نتايج المان محدود كمتر از 3% است. همچنين نشان داده مي شود كه در اين نوع ماشين هارمونيك هاي زوج ظاهر مي شوند، لذا مولفه شعاعي چگالي شار مغناطيسي تقارن فرد نيم دور نداشته و عدم توجه به اين موضوع در طراحي ماشين مي تواند موجب اشباع مغناطيسي يوغ دروني يا بيروني شود. در اين مقاله براي محاسبه شار پيوندي ناشي از عكس العمل آرميچر از تمام مولفه هاي توزيع چگالي هادي سيم پيچي و همچنين در محاسبه شار پيوندي از تمام مولفه هاي شعاعي چگالي شار مغناطيسي استفاده شده است. در مراجع مرتبط اين تحقيق فقط اولين مولفه شعاعي چگالي شار مغناطيسي و دومين مولفه توزيع چگالي هادي سيم پيچي استفاده شده و از ساير مولفه ها چشم پوشي شده است. نشان داده مي شود كه اين موضوع در مقايسه با مراجع مرتبط سبب افزايش 21% در شار پيوندي يا اندوكتانس ماشين شارشعاعي روتور دوگانه مغناطيس دايم شده كه اين عدد در مطالعه اشباع مغناطيسي يوغ ها قابل توجه است. شايان ذكر است كه مطالعه مقايسه اي نتايج، فقط تا هارمونيك هفدهم بوده و احتساب هارمونيك هاي بالاتر مي تواند انطباق بهتري را با نتايج المان محدود به همراه داشته باشد.

In this article, a radial magnetic flux density and flux-linkage of the radial flux Air-Cored permanent magnet electrical machine (RFAMP) is provided with double-sided rotor which can be calculated analytically using the sub-domain analysis. First, Analytical relationships of on load magnetic flux density and flux-linkage of this machine are presented with poisson equations and, then, these relationships are validated by finite element of numerical results in Maxwell 16.02 software. Comparisons show that the difference between fundamental components of radial magnetic flux density and flux-linkage of analytical relations and that of finite element results is less than 3%. Also, It is shown that in this machine type, even harmonics appear and the radial components of the magnetic flux density is not symmetrical, unit half cycle and Lack of attention to this subject in the design of the machine can cause inner or outer yoke magnetic saturation. In this article, to calculate the flux linkage resulting from the armature reaction, all the components of winding conductor density distribution are utilized and in the calculation of the flux linkage, all radial components of the magnetic flux density are used. In some relevant references, only the first radial component of the magnetic flux density and the second component of winding conductor are used and the other are ignored. In comparison with some related references the linkage flux and RFAPM machine inductance have been increased about 21%, that the number is significant in the study of magnetic saturation yokes. It is worth noting that the study of the comparative results has only been up to 17th harmonics and that the higher harmonics can adapt better to have the finite element results.