مقایسه آثار خطاهای ناهم محوری بر روی عملکرد چند نوع موتور سنکرون مغناطیس دائم شارمحوری با سیم پیچی حلقوی

خطای ناهم محوری از شایع ترین خطاهای ماشین های مغناطیس دائم تخت می باشد که می تواند اثرات مخربی به همراه داشته باشد. بسیاری از مطالعات گذشته به بررسی این نوع خطا و نحوه تشخیص آن در ماشین های با ساختار شیاردار و سیم پیچی های مرسوم معطوف شده است. در این مقاله تاثیر خطاهای ناهم محوری بر روی عملکرد چهار ساختار ماشین های مغناطیس دائم تخت یعنی یکطرفه شیاردار، یکطرفه بدون شیار، دوطرفه شیاردار و دوطرفه بدون شیار مورد مطالعه قرار می گیرد. برای این منظور، این ماشین ها در شرایط عملکرد بی باری و بار کامل و در سه حالت بدون عیب، با خطای ناهم محوری دینامیکی و خطای ناهم محوری استاتیکی در محیط اجزاء محدود مدلسازی می شوند. این مدلسازی های دینامیکی گذرایی به صورت سه بعدی انجام گرفته است و مشخصه های عملکردی گوناگون، از قبیل جریان های ورودی، جریان های گردشی در مسیرهای موازی، شارهای پیوندی، گشتاور و نیروهای محوری وارد بر دیسک های روتور، استخراج شده اند. این مشخصه ها با یکدیگر مقایسه شده و تاثیر خطاهای نا هم محوری بر روی عملکرد هر یک از موتورها مورد ارزیابی قرار گرفته است. طبق نتایج به دست آمده، بدون شیار بودن و دوطرفه بودن ماشین موجب کاهش اثرات نامطلوب این نوع خطاها خواهد شد. همچنین، نشان داده می شود که روش های مرسوم تشخیص خطای ناهم محوری برای برخی از ساختارها کارآمد نیستند.

Comparison of the Eccentricity Faults Effects on the Performance of several Toroidal Wounded Axial Flux Permanent Magnet Motors

Eccentricity fault is one the most common fault types of disktype permanent magnet machines, which could lead to devastating effects. Unfortunately, most of the previous works have studied this fault and its detection techniques for slotted structure with common winding. Therefore, in this paper, the effects of eccentricity faults on the performance of singlesided slotted, singlesided slotless, doublesided slotted, and doublesided slotless structures, all of which are toroidal wounded, are studied. For this purpose, for each of these structures, full load and absolute noload conditions at three healthy, dynamic eccentricity, and static eccentricity states have been modeled by using 3D finite element transient analysis. Various performance characteristics, i.e. total input current, current in parallel paths, coils circulating current, total flux linkage, flux linkage of each coil, torque, and axial force on rotor, have been extracted. The eccentricity faults effects on the performance of these motors have been studied through the analysis and comparison of these characteristics. According to the obtained results, using slotless stator and doublesided structure would lead to great reduction of the undesired effects of these faults. Moreover, it will be shown that conventional detection techniques of eccentricity faults may not be effective for some structures.