آلایندگی

بهمنظور کمینه نمودن آالیندگی سوختهای فسیلی و افزایش راندمان خودروها، وسایل نقلیه الکتریکی و خودروهای هیبریدی1

بهعنوان یک فناوری نوین در حال شکلگیری هستند. خودروهای برقی به جای موتور احتراق داخلی2، دارای موتور الکتریکی

هستند. از طرف دیگر اندازه موتور احتراق داخلی در خودروهای هیبریدی از خودروهای معمولی کوچکتر است. در نتیجه،

آالیندگی کمتری تولید میکنند و مصرف سوخت بهتری دارند ]1[. 

استفاده از خودروهای برقی به دهه هفتاد میالدی بر میگردد. از آن زمان تاکنون بسیاری از شرکتهای سازنده خودرو در دنیا 

به ساخت خودروها با پیشرانه برقی3 روی آوردهاند. در این دوره طراحان و مهندسان خودرو بر روی خودروهای برقی کار کردهاند 

و اکثر خودروسازان نمونههای اولیه برقی خود را روانه بازار کردهاند یا حتی آنها را به تولید انبوه رساندهاند. ولی چالشهای اصلی

که بر میزان پذیرش خودروهای الکتریکی تاثیر منفی میگذارد، هزینه اولیه باال، کمبود ایستگاههای شارژ و زمان شارژ است ]2[.

خودروهای برقی از قسمتهای مختلفی تشکیل شده که مهمترین آنها موتورهای الکتریکی، کنترلکنندهها و سامانه ذخیره انرژی 

الکتریکی هستند. قسمت اصلی سیستم محرک خودروهای الکتریکی شامل موتورالکتریکی و درایو است که بهینهسازی این دو 

جزء موضوع اصلی مطالعههای اخیر در این رابطه بوده است. ماشینهای الکتریکی بهکار رفته در خودروهای برقی باید دارای

، راندمان باال، سطح کم صدا و لرزش و هزینه مناسب باشند

ویژگیهایی مانند گشتاور باال، چگالی توان باال، قابلیت اطمینان باال4

]3[. موتورهای سنکرون مغناطیس دائم بهطور گسترده در پیشرانه خودروهای برقی استفاده میشوند ]4[. موتورهای سنکرون 

مغناطیس دائم از گشتاور و چگالی توان باال سود میبرند، اما مواد مغناطیس دائم بهکار رفته در آنها از مواد کمیاب خاکی مانند 

نئودیمیم5 تولید میشوند. در سالهای اخیر، قیمت مواد خاکی کمیاب افزایش یافته و دچار نوسانهای شدید شده است ]5[.

لذا مهندسان و محققان تالشهای زیادی را برای حذف یا حداقل کاهش مواد مغناطیس دائمی از ماشینهای الکتریکی بهکار 

رفته در سیستمهای محرکه الکتریکی انجام دادهاند. 

ماشین سوییچ رلوکتانس گزینه مهم دیگر برای کاربرد در وسایل نقلیه الکتریکی است. تالشهای زیادی برای توسعه ماشین

سوئیچ رلوکتانس بهعنوان یک جایگزین بالقوه در پیشرانههای الکتریکی صورت گرفته است ]6[. استفاده از موتورهای سوییچ 

رلوکتانس به اواخر قرن نوزدهم میالدی باز میگردد. درآن موقع توسعه این گونه موتورها و درایوهای الزم آن به دلیل فقدان 

کلیدهای با سرعت قطع و وصل باال متوقف گردید. با رشد صنعت الکترونیک قدرت از جمله ساخت کلیدهای با سرعت عملکرد 

و جریان قطع باال در اوایل دهه 60 و نظر به مزیتهای موتورهای سوییچ رلوکتانس، توجه محققان به تکمیل و رشد اینگونه 

موتورها و درایوهای آنها جلب گردید. گشتاور تولیدی در ماشین سوییچ رلوکتانس تنها از نوع گشتاور رلوکتانسی است. در نتیجه 

قابلیت تولید گشتاور در این ماشین چندان زیاد نیست. این ماشین الکتریکی چون فاقد آهنربای دایم است میتواند در دماهای

باال و سرعت چرخش باال کار کند ]7[.

در دهههای اخیر، دانشمندان برای طراحی و توسعه توپولوژیهای ماشین سوییچ رلوکتانس جدید با گشتاور باالتر و نویز و ارتعاش 

کمتر کار کردهاند ]8[. محققان به توسعه توپولوژیهای انقالبی ماشین سوییچ رلوکتانس برای غلبه بر مشکالت ماشین سوییچ 

رلوکتانس فکر کردهاند. مثال موتور سوئیچ رلوکتانس با شار محوری در مرجع ]9[معرفی شده است که دارای گشتاور باالست. 

بهعنوان مثال دیگر، یک موتور سوئیچ رلوکتانس با روتور غیریکپارچه6 با مسیر شار مغناطیسی کوتاه، به نام ماشین رلوکتانس 

سوئیچ سگمنتال7، توسط مکرو ]8[ پیشنهاد شده است. نسخه بهبودیافته این ماشین جدید با سیمپیچی بهینه در مرجع ]10[

ارائه شده است. بهعنوان مثالی دیگر در سال 2020، یک ماشین سوییچ رلوکتانس با روتور سگمنتال برای کاربرد وسایل نقلیه

الکتریکی با گشتاور ریپل کم طراحی شده است ]11[.

ماشین سوییچ رلوکتانس با مسیر شار مغناطیسی کوتاه،دستهای از ماشینهای سوییچ رلوکتانس است که از مسیر شار مغناطیسی

8 و روتور را دور نمیزند. این امر منجر به تلفات آهن کمتر، نویز و لرزش 

کوتاه بهره میبرد. در این ماشینها شار کل یوغ استاتور

کمتر و چگالی گشتاور بیشتر میشود. ماشینهای سوییچ رلوکتانس سگمنتال جزو این دسته ماشینها هستند. این نوع ماشینها 

را میتوان در پیکربندیهای مختلف طراحی کرد. برخی از این ماشینها دارای استاتور سگمنتال و روتور غیر سگمنتال هستند، 

اما برخی دیگر از توپولوژیها دارای روتور غیر سگمنتال و استاتور سگمنتال ه