طراحی بهبود یافته ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم با شار محوری با کوپلاژ مستقیم به توربین بادی
چکیده
در این رساله، طراحی بهبودیافته یک ژنراتور مغناطیس دائم شارمحور با استفاده از الگوریتم ژنتیک به عنوان روش بهینه سازی صورت گرفته است. طراحی به منظور بهینه کردن قیمت مواد فعال مصرفی و با در نظر گرفتن رفتار حرارتی ماشین انجام شده است. برای بررسی رفتار ماشین به ازای تغییرات متغیرهای مهم، آنالیز حساسیت بر روی ماشین شارمحور مغناطیس دائم برای کاربرد در توربین های بادی کم سرعت صورت گرفته است. علاوه بر آن، یک مدل پارامتر فشرده برای تحلیل حرارتی ماشین ارایه شده است. مدل ارایه شده، قادر است دمای قسمت های مختلف ماشین شامل دمای سیم بندی ها، آهنرباها، شفت و فریم را در حالت پایدار با دقت مناسب محاسبه کند. با توجه به وابستگی مشخصات حرارتی مواد به کار رفته در ساختار ماشین به حرارت و همچنین وابستگی مقدار مقاومت سیم بندی استاتور و تلفات مسی به دمای کارکرد ماشین، به روز کردن دما در روند طراحی مورد نیاز است. یک برنامه کامپیوتری جامع شامل طراحی همزمان الکترومغناطیسی و حرارتی ارائه شده است. در برنامه طراحی ارائه شده، ملاحظات کاربردی، عملکردی، محدودیت های مکانیکی و نیازمندی های حرارتی مدنظر قرار گرفته است و دماهای بدست آمده از طراحی حرارتی ماشین در هر تکرار از برنامه به روز می شوند. با استفاده از برنامه طراحی ارائه شده، یک ژنراتور 5 کیلووات با سرعت نامی 350 دور بر دقیقه با ساختار دو استاتور-یک روتور، با آهنرباهای دائم سوارشده بر روی ریسک روتور به منظور کاربرد در اتصال مستقیم به توربین بادی طراحی و ساخته شده است. برای تایید صحت نتایج طراحی تحلیلی، آنالیز المان محدود و اندازه گیری های عملی بر روی ماشین طراحی شده صورت گرفته است. نتایج اندازه گیری ها نشان می دهد، مدل حرارتی ارایه شده قادر است دمای قسمت های مختلف ماشین را با دقت مناسب تخمین بزند.