طراحی و ساخت روتور برای موتور سوئیچ رلوکتانس برای بهبود پروفایل گشتاور

در این مقاله اثر فاصله هوایی غیر یکنواخت روی پروفایل گشتاور موتور سوئیچ رلوکتانسی با چهار قطب روی استاتور و دو قطب روی روتور مورد بررسی قرار گرفته‌است. برای این منظور دو رتور با استاتور یکسان، طراحی، بهینه سازی و ساخته شده‌است. روتور اول دارای فاصله هوایی یکنواخت در حالت همراستا است و روتور دوم نیز در نیمی از قطب روتور دارای فاصله هوایی یکسانی با حالت قبل است ولی در نیمۀ دیگر قطب، فاصله هوایی می‌تواند غیر یکنواخت باشد. هدف از بهینه‌سازی، رسیدن به پروفایل گشتاور مطلوب است که در سرعت‌های بالا ریپل گشتاور را کاهش و در عین حال گشتاور متوسط مطلوبی داشته باشد. از تحلیل اجزاء محدود برای محاسبۀ پروفایل گشتاور و از الگوریتم ژنتیک برای بهینه‌سازی، استفاده شده‌است. متغیرهای بهینه‌سازی عبارتند از قوس قطب روتور و پهنای یوغ روتور؛ البته در روتور دوم متغیر دیگری که میزان غیر‌‌یکنواختی فاصله هوایی را تعیین می‌کند، نیز اضافه می‌شود. نتایج تحلیل نشان میدهد موتوری که فاصله هوایی غیر یکنواخت دارد، تطابق بیشتری با پروفایل گشتاور مطلوب دارد و نیروهای شعاعی کمتری تولید می‌کند. نتایج آزمایشگاهی نمونۀ ساخته شده با نتایج تحلیلی تطابق بسیار خوبی دارد.

Design and construction of a rotor for switched reluctance motor to improve torque profile

In this article the effect of nonuniform air gap on a 4/2 switched reluctance motor is studied. In order to do this, two rotors are designed, optimized and fabricated. The first rotor has uniform air gap in aligned position and the second rotor in half of pole is the same as the first but in another half of pole, air gap can be nonuniform. The purpose of optimization is achieving a desired torque profile which reduces torque ripple in high speeds and at the same time increases the average torque. Finite element analysis is used for calculating torque profile and genetic algorithm is used for optimization, both by MATLAB. Optimization variables are rotor pole arc and width of rotor yoke. For the second rotor, another variable which determines the amount of uniformity of air gap is added. The analysis results show that the motor with nonuniform air gap is more coincident with the desired torque profile. Experimental results of prototype motor confirm the analysis results.