مقاله مشخصات الکترومغناطیسی و طراحی بهینه موتور القایی (2018 – IEEE)

1. مقدمه

2. طراحی نظریه الکترومغناطیسی HTS CIM

3. طراحی پایه ای و مدل تحلیل

A. طراحی و ساختار سیم پیچ آرمیچر

B. تجزیه و تحلیل الکترومغناطیسی FEM مدل پایه

4. طراحی بهینه سازی و مدل نهایی

5. نتیجه گیری

We develop a novel high temperature superconducting (HTS) induction motor with saddle-shaped HTS armature windings, which adopts the structure with a coreless stator and a conventional squirrel-cage rotor, that is aimed to lightweight and higher speed. In this paper, the saddle-shaped HTS armature windings is composed of three layers of coils, of which each layer is arranged in six along circumferential direction. Moreover, the detailed production method of the coil is illustrated. According to the electromagnetic field theory, the electromagnetic characteristic of the newly designed HTS coreless induction motor are investigated including the flux density distribution and the torque ripple under the condition of no-load and rated load. Then based on the initial geometry model, the arrangement structure of the HTS coils is optimized and analyzed. By optimizing the rotation angle of the HTS coil layer along the circumferential direction, it is found that the magnetic field perpendicular to the tape surface in the optimized shape coils significantly decreases compared with that in the initial shape coils. In addition, it is also noticed that not only the torque ripple becomes smaller, but also the distortion of the air-gap magnetic flux density is improved. Finally, a satisfactory coils arrangement structure model is obtained, which is intended to be utilized for HTS coreless motor.

ما موتور القایی جدیدی با ویژگی ابررسانایی بالا (HTS) را با سیم پیچ های آرمیچر HTS زینی شکل توسعه می دهیم به طوری که ساختار را با یک استاتور بدون هسته و یک روتور معمولی قفس سنجابی مورد پذیرش قرار می دهد که هدف آن وزن کم و سرعت بالا است. در این مقاله سیم پیچ های زینی شکل آرمیچر HTS شامل سه لایه سیم پیچی است که هر لایه در شش جهت پیرامونی قرار داده شده است. علاوه بر این، روش کامل تولید سیم پیچ ارائه شده است. مشخصه این موتور القایی جدید بدون هسته HTS مورد بررسی قرار گرفته است که شامل توزیع چگالی شار و ریپل گشتاور تحت شرایط بی باری و بار حداکثر است. سپس براساس مدل اولیه هندسی، ساختار قرارگیری سیم پیچ های HTS بهینه سازی و مورد تحلیل قرار می گیرد. با بهینه سازی زاویه چرخش لایه سیم پیچ HTS در راستای جهت پیرامونی، مشخص شده است که میدان مغناطیسی عمود بر سطح نوار در سیم پیچ های دارای شکل بهینه به طور قابل توجهی در مقایسه با سیم پیچ های دارای شکل اولیه کاهش یافته است. علاوه بر این، لازم به توجه است که نه تنها ریپل گشتاور کوچک تر شده است بلکه همچنین اعوجاج چگالی شار مغناطیسی فاصله هوایی نیز بهبود یافته است. در نهایت، مدل ساختار رضایت بخش قرارگیری سیم پیچ ها به دست می آید که در موتور بدون هسته HTS مورد استفاده قرار می گیرد.