طراحی و تحلیل یک راه انداز- ژنراتور سنکرون آهن ربای دائم جهت کاربردهای هوافضا

مزایای انرژی الکتریکی منجر به تغییر ساختار هواپیماهای معمولی و ایجاد ساختارهایی جدید با عنوان هواپیماهای نیمه الکتریکی یا تمام الکتریکی شده است. در این کاربردها کاهش تعداد قطعات و در نتیجه وزن سیستم منجر به افزایش راندمان و مسافت قابل پیمایش، کاهش مصرف انرژی و نیز افزایش قابلیت اطمینان خواهد شد. در این راستا موتور الکتریکی که به منظور راه‌اندازی پیشرانه هواپیما به کار می‌رود با دینام الکتریکی ادغام شده و در قالب یک ماشین الکتریکی به نام استارتر ژنراتور مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله، ضمن بررسی ساختارهای مختلف استارتر ژنراتور در کاربردهای هوافضا، ساختار سنکرون آهن‌ربای دائم انتخاب و سپس روابط مربوط به طراحی استارتر ژنراتور سنکرون آهن‌ربای دائم استخراج شده و بر مبنای آن یک استارتر ژنراتور با توان نامی 6 کیلووات طراحی و عملکرد آن با استفاده از ‌‌نرم‌افزار اجزاء محدود maxwell تحلیل شده است. به منظور ایجاد استحکام ساختاری در سرعت‌های بالا (حالت ژنراتوری) و راهاندازی نرم در حالت موتوری، استفاده از فیبر کربن پیرامون آهن‌رباهای روتور و همچنین مورب نمودن شیارهای استاتور پیشنهاد شده است. در نهایت بر پایه روش اجزاء محدود، عملکرد ماشین طراحی شده در حالت‌های راه‌اندازی، بی‌باری و مولدی ارزیابی شده و تحلیل حرارتی نیز انجام شده است. نتایج بیان‌کننده عملکرد مناسب ماشین در کاربرد مذکور است

design and analysis of a permanent magnet synchronous starter generator for aerospace applications

the advantages of electric energy have led to changes in the structure of conventional airplanes and the creation of new structures called more electric or all electric airplanes. in these applications، reducing the number of parts and thus the weight of the system will lead to increased efficiency and transportation distance، reducing energy consumption and increasing reliability. in this regard، the motor that is used to start the aircraft engine is integrated with the generator and is used in the form of an electric machine called starter generator. in this article، while studying different starter generator structures in aerospace applications، the pm synchronous machine is selected، the equations related to the pm synchronous starter generator design are extracted and a starter generator with a nominal power of 6 kw is designed and analyzed using maxwell finite element software.in order to create structural strength at high speeds (generator mode) and soft start in motor mode، the use of carbon fiber around the rotor magnets and also the skewing for the stator sluts is suggested. finally، based on the finite element method، the performance of the designed machine has been evaluated in start up، no load and generator modes، and thermal analysis has also been carried out. the results show the proper performance of the machine in the mentioned application.