بهینه سازی طراحی و ساخت موتور القایی خطی دوطرفه

موتورهای القایی خطی دارای دو ساختار یک طرفه و دوطرفه هستند که با توجه به مزایا و معایبشان، در کاربردهای خاصی استفاده می شوند. با توجه به مزایایی همچون عدم وجود نیروی عمودی در نوع دوطرفه، این نوع موتورها دارای کنترل پذیری بهتری نسبت به نوع یک طرفه بوده و محبوبیت بیشتری به خصوص برای سیستم های حمل و نقل ریلی پیدا کرده اند. در مقالات، غالباً نوع یک طرفه مورد توجه بوده و در خصوص نوع دوطرفه، کارهای کمتری گزارش شده است. در این مقاله، ابتدا روابطی برای محاسبه پارامترهای مدار معادل این موتورها با در نظر گرفتن اثر انتهایی ارائه شده است. در ادامه با توجه‌ به مدار معادل به‌دست‌آمده، روشی برای طراحی آن ها ارائه می شود. سپس با استفاده از روش ارائه شده، یک نمونه موتور القایی خطی دوطرفه طراحی‌شده و با به‌‌کارگیری الگوریتم بهینه‌سازی گروهی ذرات، موتور با هدف کاهش وزن و افزایش ضریب توان و بازده، بهینه‌شده است. یکی از موارد مهم در طراحی که هزینه ساخت را تحت تاثیر قرار می دهد، وزن ماشین است. نتایج بهینه سازی نشان می دهد که وزن اولیه از 44 کیلوگرم در حالت غیربهینه به 18.31 کیلوگرم در حالت بهینه کاهش می یابد. برای تایید نتایج، ابتدا نتایج بهینه سازی با نتایج اجزای محدود مقایسه شده و سپس یک نمونه آزمایشگاهی از موتور القایی خطی دوطرفه با طراحی بهینه، ساخته‌شده و نتایج آن با نتایج تحلیلی مورد مقایسه قرار گرفته است. مقایسه نتایج آزمایشگاهی به همراه نتایج اجزای محدود با نتایج بهینه سازی، نتایج روش پیشنهادی را تایید می کند. 

design optimization and construction of double-sided linear induction motor

linear induction motors have single and double-sided structures which are used in special applications, according to their advantages and disadvantages. due to advantages such as lack of normal forces in double-sided type, these motors are more controllable and popular than the single-sided type, especially for transportation applications.  in literature, single-sided linear induction motors have gained more attentions; so, there are few work on double-sided type. in this paper, first, equations are proposed for calculation of the equivalent circuit parameters of these motors, considering end-effect. then, a method is proposed to design the motor, employing the presented equivalent circuit. using the proposed method, a double-sided linear induction motor is designed. then, to minimize the primary weight and maximize the efficiency and the power factor, the designed motor is optimized by using particle swarm optimization algorithm. one of the important factors in design that affects the construction cost is the weight of the machine. the optimization results show that the initial weight of the motor decreases from 44 kg in the non-optimal case to 18.31 kg in the optimal case. for validation, the optimization results are compared with finite element analysis results and a laboratory prototype test results. the comparison of the experimental and the finite element results with optimization results confirms the validity of the proposed method.