Μελέτη Και Σχεδίαση Μηχανών Εναλλασσόμενης Μαγνητικής Ροής

Abstract

H παρούσα εργασία αναφέρεται στη μελέτη και σχεδίαση ηλεκτρικών μηχανών εναλλασσόμενης μαγνητικής ροής με διέγερση μονίμων μαγνητών για εφαρμογές υψηλών ταχυτήτων, όπως ορισμένα κινητήρια συστήματα αεροπορικής τεχνολογίας. Συγκεκριμένα επιχειρείται η σχεδίαση μιας ηλεκτρικής μηχανής η οποία να μπορεί να αναπτύσσει ροπή τουλάχιστον 1.8 Νm σε ταχύτητα 7500 Σ.Α.Λ. ενώ προσδιορίζονται επίσης, με βάση τις αντίστοιχες προδιαγραφές, οι εξωτερικές τις διαστάσεις.Η μέθοδος που ακολουθείται αποτελείται από τα εξής στάδια: Αρχικά γίνεται σχεδίαση μέσω αναλυτικών σχέσεων εναλλακτικών τοπολογιών προκειμένου να αποφασιστούν τα κύρια γεωμετρικά χαρακτηριστικά και να επιλεγεί ο αριθμός των πόλων δρομέα και στάτη. Οι τοπολογίες που προκύπτουν αναλύονται μέσω προγράμματος προσημείωσης. Στη συνέχεια πραγματοποιείται ανάλυση ευαισθησίας γεωμετρικών παραμέτρων με σκοπό τον προσδιορισμό της βέλτιστης θέσης του διακένου μέσω αριθμητικών τεχνικών επίλυσης των εξισώσεων του μαγνητικού πεδίου. Σε ένα επόμενο βήμα επιχειρείται συνδυασμός της μεθοδολογίας σχεδιασμού πειραμάτων Τaguchi με τις αριθμητικές τεχνικές επίλυσης των εξισώσεων του μαγνητικού πεδίου ώστε να επιλεγεί ένας συνδυασμός παραμέτρων που να ικανοποιεί τις προδιαγραφές. Τα αποτελέσματα της διαδικασίας αυτής υποβάλλονται σε ανάλυση διακύμανσης με σκοπό να αναδειχθεί η επίδραση συγκεκριμένων παραμέτρων της τοπολογίας στα λειτουργικά χαρακτηριστικά της. Αφού επιλεγεί ο τελικός συνδυασμός των παραμέτρων, πραγματοποιείται εκ νέου πεδιακή ανάλυση μέσω προγράμματος προσομοίωσης και αποτιμώνται τα λειτουργικά χαρακτηριστικά της μηχανής.Προκειμένου να επιλεγεί η καταλληλότερη γεωμετρία και να αναδειχθούν οι επιμέρους διαφορές τους η προαναφερθείσα μεθοδολογία εφαρμόζεται σε τρεις διαφορετικούς τύπους μηχανών εναλλασσόμενης μαγνητικής ροής: στη μηχανή εναλλασσόμενης ροής με πυρήνα τύπου «C», στη μηχανή εναλλασσόμενης ροής με πυρήνα τύπου «Ε» και στη μηχανή εναλλασσόμενης ροής με τμηματικό δρομέα.