طراحی و ساخت یک موتور القایی شارمحوری دوطرفه با استاتور دارای دندانه‌های مجزا

موتورهای القایی از جمله پرکاربردترین الکتروموتورهای صنعتی هستند. متداول‌ترین ساختار آنها ساختار استوانه ای است که دارای معایب عمده ای نظیر چگالی توان پایین و وجود مقدار قابل توجهی پیشانی های کلاف در سیم پیچی های استاتور می باشد. البته، تاکنون چند نوع ساختار شارمحوری نیز برای این موتورها پیشنهاد شده که چگالی توان بالاتری نسبت به ساختارهای استوانه ای دارند، اما فرآیند ساخت آنها (مخصوصا در ساختارهای شیاردار) نسبتا پیچیده و هزینه‌بر می باشد. همچنین، بارگذاری الکتریکی و مغناطیسی در راستای شعاعی در آنها غیریکنواخت است که تلفات هارمونیکی ماشین را افزایش می دهد. در راستای رفع اینگونه مشکلات، در این پژوهش یک موتور القایی شارمحوری با ساختاری جدید معرفی می‌گردد. در این ساختار، هسته استاتور به‌جای یوغ، از یک سری دندانه مجزا تشکیل شده که هرکدام جداگانه سیم پیچی می شوند. بدینسان، پیشانی‌های کلاف حذف شده و تمام بخش‌های سیم‌پیچی به طور یکسان در ایجاد ولتاژ القایی و گشتاور الکترومغناطیسی سهیم خواهند بود. همچنین، حجم هسته به‌میزان قابل توجهی کاهش یافته و چگالی توان ماشین افزایش می یابد. علاوه بر اینها، بارگذاری الکتریکی و مغناطیسی در این ساختار در راستای شعاعی یکنواخت می باشد. در نهایت، اعتبار ادعاهای فوق و صحت عملکرد موتور القایی با ساختار پیشنهادی از طریق ساخت و آزمایش یک نمونه از آن اثبات گردیده است.

Design and Construction of a Double-sided Axial-flux Induction Motor with Separate Stator Teeth

Induction motors are among the most widely used industrial electric motors. Their most common structure is the cylindrical structure, which has major disadvantages such as low power density and a significant amount of end windings in the stator. However, several Axialflux structures have already been proposed for these motors that have higher power density than cylindrical structures, but their construction process (especially in slotted structures) is rather complicated and costly. Moreover, the radial electric and magnetic loadings in those machines are nonuniform, which increases their harmonic losses. In order to solve such problems, in this study, an Axialflux induction motor with a new structure is introduced. In this structure, the stator core, rather than the yoke, consists of a series of separate teeth, each coiled separately. The end windings are thus removed and all parts of the windings will equally contribute to the induced voltage and electromagnetic torque. As well, the stator volume is significantly reduced and the machine’s power density increases. Furthermore, the electric and magnetic loadings in this structure are radially uniform. Finally, the validity of the above claims and the performance of the proposed induction motor have been demonstrated through fabricating and testing a prototype of it.