طراحی جعبه دنده مغناطیسی شار محور دور پایین با هسته های مورق از جنس فولاد ST۳۷ به روش المان محدود و مقایسه با مدل طراحی شده با فولاد الکتریکی

در این پژوهش، طراحی و تحلیل یک جعبه دنده مغناطیسی شار محور فشرده دور پایین با تمرکز بر جایگزینی فولاد الکتریکی با فولاد تجاری St۳۷ دریوق (بک آیرون ) روتورهای کم سرعت و پرسرعت ارائه می شود. ابتدا، خواص مغناطیسی فولاد (DIN ۱۷۱۰۰) St۳۷ به صورت تجربی و با استفاده از دستگاه نمونه ارتعاشی استخراج شده و به منظور افزایش اعتبار داده ها، نمونه آماده شده سه مرتبه مورد آزمایش قرار گرفته و همچنین تحلیل عدم قطعیت انجام می شود. جهت مقایسه مدل طراحی شده، یک مدل مرجع مبتنی بر فولاد الکتریکی ورقه ای، با استفاده از تحلیل اوپتیمتریک نرم افزار انسیس الکترونیکس طراحی شده است. نتایج در مدل مرجع نشان می دهد که با ضخامت ۱۰ میلی متر برای بک آیرون های هر دو روتور در جعبه دنده ای با نسبت ۱ به ۶، بیشینه گشتاور در روتورها حاصل شده و مقادیر ۷ نیوتن متر برای روتور کم سرعت و ۱٫۳ نیوتن متر برای روتور پرسرعت به دست آمده است. در ادامه، با هندسه مشابه، و همان نسبت دور بک آیرون ها از لایه های مونتاژ شده به ضخامت یک میلی متر با خواص St۳۷ طراحی شدند. در این حالت، گشتاورها به ۵٫۸ نیوتن متر برای روتور کم سرعت و ۱٫۱ نیوتن متر برای روتور پرسرعت کاهش یافتند. در نهایت، مقایسه عملکرد این دو مدل نشان داد که طرح مبتنی بر فولاد ST۳۷، با داشتن ابعاد فشرده شبیه طرح مرجع، همچنان قادر به دستیابی به چگالی گشتاور بالا و نسبت تبدیل مناسب در مقایسه با گیربکس های مکانیکی متداول است. این نتیجه، پتانسیل کاربردی سازی این جایگزینی مقرون به صرفه را در جایی که دورهای پایین موردنیاز است تایید می کند.

کلیدواژه ها:

جعبه دنده مغناطیسی شار محور ، فولاد St۳۷ ، فولاد الکتریکی ، دستگاه نمونه ارتعاشی ، تحلیل المان محدود