تحلیل حرارتی و ارتعاشی یک ماشین vernier pm دو استاتوری consequent-pole با چگالی گشتاور بالا جهت کاربرد در خودروهای الکتریکی

ماشین vernier pm به عنوان یک ماشین با گشتاور بالا و سرعت پایین شناخته می‌شود که دارای مزایای مختلفی از جمله چگالی گشتاور بالاتر، حجم ماده pm کمتر، گشتاور دندانه‌ای پایین‌تر، بهبود کارایی و ساختار ساده‌تر و مقاوم‌تر در مقایسه با سایر ساختارهای ارائه شده بر مبنای مغناطیس دائم می‌باشد. این ماشین‏ها گزینه مناسبی برای استفاده در خودروهای الکتریکی هستند. یکی از ساختارهای ارائه شده که برای این منظور مناسب است، ساختار ماشین dual-stator consequent-pole vernier pm (ds-cp-vpm) است که چگالی گشتاور بالا، مشخصات کارکردی مطلوب و حجم آهنربای مصرفی کمتری دارد. اما برای طراحی کامل این ساختار باید مطالعات مکانیکی شامل مطالعات حرارتی و ارتعاشی نیز روی ساختار الکترومغناطیسی طراحی شده صورت گیرد. اهمیت این مسئله به دلیل هندسه متفاوت ماشین‌های شار شعاعی معمولی، نیروهای مغناطیسی نامتعادل و محدودیت‌های مکانیکی و حرارتی می‌باشد. در این مقاله، طراحی سیستم انتقال حرارت و ساختار مکانیکی ماشین ds-cp-vpm صورت گرفته و مطالعات حرارتی و ارتعاشی انجام شده است. متغیرهای طراحی بر اساس آنالیز حساسیت با استفاده از روش اجزای محدود انتخاب شده‌اند. چندین محدودیت طراحی در ابعاد هندسی، چگالی جریان و چگالی شار مغناطیسی در مناطق مختلف و نیروهای مکانیکی درنظر گرفته شده است. نتایج حاصل برای یک ماشین 10 کیلو وات با گشتاور 2 کیلو نیوتن متر برای کاربرد وسیله نقلیه الکتریکی با استفاده از روش اجزای محدود سه بعدی تایید می‌شود. در این مقاله تجزیه و تحلیل حرارتی – مکانیکی موتور مورد نظر را انجام داده و نتایج شبیه‌سازی در نرم افزار comsol مورد ارزیابی قرار می‌گیرد.

thermal and vibration analysis of a dual stator consequentpole vernier pm machine with high torque density for application in electric vehicles

the vernier pm machine is known as a machine with high torque and low speed, which has several advantages such as higher torque density, lower pm material volume, lower gear torque, improved performance and simpler and more durable structure compared to other structures based on the magnet is permanent. these machines are a good option for use in electric vehicles. one of the proposed structures that is suitable for this purpose is the structure of the dualstator consequentpole vernier pm machine, which has high torque density, optimal functional characteristics and lower magnet consumption. but for the complete design of this structure, mechanical studies including thermal and vibration studies must be done on the designed electromagnetic structure. this is important because of the different geometry of conventional radial flux machines, unbalanced magnetic forces, and mechanical and thermal constraints. in this paper, the design of heat transfer system and mechanical structure of dscpvpm machine has been done and thermal and vibration studies have been performed. design variables were selected based on sensitivity analysis using the finite element method. several design limitations in geometric dimensions, current density and magnetic flux density in different areas and mechanical forces have been considered. the results are confirmed for a 10 kw car with a torque of 2 kn for the application of an electric vehicle using the threedimensional finite element method. in this paper, the thermalmechanical analysis of the engine is performed and the simulation results in comsol software are evaluated.