مدل ‌سازی تحلیلی توزیع چگالی میدان مغناطیسی در نواحی مختلف یک موتور سنکرون مغناطیس دائم به روش مدل ‌سازی میدان زیردامنه

در این مقاله یک روش تحلیلی مبتنی بر روش زیر دامنه برای مدل ‌سازی توزیع میدان مغناطیسی اطراف یک موتور سنکرون مغناطیس دائم ارائه شده است. روش مدل‌سازی مبتنی بر محاسبه بردار پتانسیل اسکالر و تخمین توزیع چگالی میدان مغناطیسی در هر زیردامنه است بطوریکه ابتدا حوزه میدان مغناطیسی موتور تحت مطالعه به شش زیر دامنه شامل شفت روتور، هسته روتور، آهنرباهای دائمی، شکاف هوایی، هسته استاتور و ناحیه بیرونی تقسیم شده و سپس معادلات دیفرانسیلی لاپلاسی/ شبه پواسونی میدان مغناطیسی در سیستم مختصات قطبی با استفاده از تکنیک جداسازی متغیرها، سری تیلور و بسط سری فوریه در این زیر دامنه‌ها فرمول‌بندی و حل شده و نهایتاً یک رابطه تحلیلی وابسته به متغیرهای هندسی و جنس مواد بکار رفته در موتور تحت مطالعه به‌منظور تخمین اندازه چگالی میدان در ناحیه بیرونی موتور ارائه شده است. نتایج نشان می‌دهد که مدل‌سازی انجام شده برای استفاده در برنامه‌های طراحی، به‌منظور اجتناب از محاسبات طولانی مدت شبیه‌سازی‌های المان محدود مناسب خواهد بود. همچنین مدل‌سازی میدان‌های مغناطیسی اطراف یک موتور سنکرون مغناطیس دائم به‌منظور کنترل و تشخیص عیب در کاربردهای عملی قابل بهره‌برداری خواهد بود.

analytical modeling of magnetic field density distribution in different regions of a permanent magnet synchronous motor through subdomain field modeling method

in this article, an analytical method based on the subdomains method for modeling the magnetic field distribution in a permanent magnet synchronous motor based on the calculation of the scalar potential vector is presented. in this modeling, which is based on the sub-domain method, the motor magnetic field domain under study is divided into six sub-domains including the rotor shaft, rotor core, permanent magnets, air gap, stator core, and outer region. maxwell’s equations are solved within these subdomains with specific boundary conditions. the solution method is based on calculating the scalar potential vector and estimating the magnetic field density distribution in each subdomain, which is formulated by the laplacian/pseudo-poisson differential equations of the magnetic field in the polar coordinate system using the technique of separation of variables, taylor series and fourier series expansion. the proposed model can be used to estimate the distribution of magnetic fields in the areas of the machine to identify and diagnose mechanical and electrical errors or to estimate the speed and position in permanent magnet synchronous machines from the outside environment of the motor and also in the optimal design of electric machines.