بهینه سازی طراحی، بهبود کیفیت ولتاژ و نوسانات گشتاور یک ژنراتور آهنربای دائم سطحی با رتور خارجی به منظور کاربرد در توربین های بادی بدون جعبه دنده

در این مقاله طراحی بهینه یک ژنراتور سنکرون آهنربای دائم سطحی با رتور خارجی به منظور کاهش هزینه ساخت ارائه شده است. نوآوری این پژوهش ارائه ابعاد جدید برای آهنربای دائم سطحی است که منجر به سینوسی شدن منحنی چگالی شار مغناطیسی فاصله هوایی و بهبود کیفیت ولتاژ القایی، کاهش گشتاور دندانه ای و نوسانات گشتاور خواهد شد. همچنین به منظور مطالعه بیشتر، چهار طرح به صورت ترکیبی از سیم پیچی توزیع شده و سیم پیچی متمرکز و آهنربای سطحی متداول و آهنربای سطحی پیشنهادی برای ژنراتور در نظر گرفته شده است. به همین منظور یک مدل طراحی دقیق برای ژنراتور استخراج شده است. سپس متغیرهای طراحی بر اساس این مدل و با توجه به تابع هدف مورد نظر توسط الگوریتم بهینه سازی ژنتیک بهینه یابی شده اند. در ادامه از تحلیل اجزای محدود برای اعتبارسنجی طراحی های بهینه استفاده می شود. با مقایسه نتایج بهینه سازی و شبیه سازی چهار طرح بهینه مشاهده می شود که ژنراتور با سیم پیچی متمرکز و آهنربای سطحی پیشنهادی دارای راندمان بیشتر است درحالی که دارای حجم کلی، هزینه ساخت، گشتاور دندانه ای و نوسانات گشتاور کمتری در مقایسه با طرح های دیگر است. بنابراین این طرح گزینه مناسبی برای کاربرد در توربین های بادی بدون جعبه دنده است.

کلیدواژه ها:

Permanent magnet generator ، wind turbine ، optimal design ، manufacturing cost ، torque ، ژنراتور آهنربای دائم ، توربین بادی ، طراحی بهینه ، هزینه ساخت ، گشتاور