مدل سازی تحلیلی نیرو و گشتاور الکترومغناطیسی در ماشین سوئیچ رلوکتانس بدون بلبرینگ با لحاظ نمودن ناهم محوری رتور

در پژوهش ارائه شده یک مدل تحلیلی برای نیروی شناورسازی و گشتاور الکترومغناطیسی در ماشین سوئیچ رلوکتانس بدون بلبرینگ ارائه شده است. هندسه ی ماشین، آرایش سیم پیچی، موقعیت لحظه ای رتور و شکل موج جریان فازها به عنوان ورودی مدل در نظر گرفته شده اند. در گام نخست با حل معادلات مشتق جزیی پواسون و لاپلاس حاکم بر ماشین و استفاده از روش زیردامنه، مولفه های شعاعی و مماسی چگالی شار فاصله هوایی محاسبه شده است. سپس با استفاده از تعریف تنش ماکسول، فشار مغناطیسی اعمال شده به سطح خارجی رتور به دست آمده است. با استفاده از مدل ارائه شده تاثیر جریان تک تک سیم پیچی های استاتور در تولید گشتاور و نیروی شناورسازی الکترومغناطیسی بررسی شده است. به منظور فراهم نمودن یک مدل سریع با محاسبات کم حجم، گشتاور و مولفه های نیروی شناورسازی الکترومغناطیسی به صورت توابع چند متغیره درجه دوم از جریان کلاف ها ارائه شده اند. همچنین با استفاده از یک نگاشت همنوا و استفاده از روش المان گیری ماشین در راستای محور رتور، مدل مورد نظر برای لحاظ انحراف های یکنواخت و غیریکنواخت رتور توسعه داده شد. در نهایت برای بررسی کارایی و درستی مدل پیشنهادی نتایج آن با نتایج مدل اجزای محدود مقایسه شده است. بیشترین خطای به دست آمده میان نتایج مدل تحلیلی پیشنهادی و روش اجزای محدود برای متغیرهای گشتاور و مولفه های x و y نیروی شناورساز در شبیه سازی ارائه شده به ترتیب برابر با %۷/۵، %۹/۳، و %۱/۴ (به ترتیب معادل با mN.m۵۲/۰، N۰۴/۰ و N۲/۱) می باشد. همچنین زمان انجام شبیه سازی ارائه شده با استفاده از مدل تحلیلی و با استفاده از روش اجزای محدود با یک پردازش گر یکسان به ترتیب برابر ms۴۲۰ و s۲۶/۱۴ است.

کلیدواژه ها:

ماشین سوییچ رلوکتانس ، مدل سازی تحلیلی ، نیروی شناورسازی الکترومغناطیسی ، روش اجزای محدود ، روش تحلیل دامنه