Načrtovanje in analiza sinhronskega stroja s trajnimi magneti in dvojnim rotorjem : doktorska disertacija

slovenski

doktorska dela

2013

Analiza   Disertacije   double rotor   dvojni rotorji   finite element method   interior permanent magnets   magnetic coupling   magnetna sklopljenost   metoda končnih elementov   Načrtovanje   potopljeni trajni magneti   Sinhronski stroji   sinhronski stroji s trajnimi magneti   synchronous machine

Univerza v Mariboru, Fakulteta za elektrotehniko računalništvo in informatiko

Doktorska disertacija obravnava postopek načrtovanja, analizo in izdelavo prototipa posebnega sinhronskega stroja s trajnimi magneti in dvojnim rotorjem (SSTMDR) ter utemeljitev vzročno-posledičnih povezav med magnetno sklopljenimi aktivnimi deli SSTMDR, namenjenega za uporabo v naprednih hibridnih pogonih vozil. Predviden postopek načrtovanja sloni na 2D in 3D izračunih modela SSTMDR s pomočjo metode končnih elementov (MKE), kjer je upoštevan vpliv geometrije stroja, vpliv magnetnih nelinearnosti stroja in materiala trajnih magnetov v ustaljenih obratovalnih stanjih. Poseben poudarekv fazi načrtovanja stroja je namenjen razvoju nove konstrukcije zunanjega rotorja SSTMDR, ki sloni na izvedbi zunanjega rotorja s potopljenimi trajnimi magneti (TM) in enim TM na pol ter izgradnji dodatnih magnetnih pregrad, ki pomembno vplivajo na karakteristike stroja. Predlagana izvedba z uporabo potopljenih TM in uporabi enega TM na pol tako bistveno zmanjšuje celoten volumen TM v SSTMDR, prav tako pa odpravlja težave povezane s centrifugalno silo, ki lahko nastopijo pri višjih vrtljajih z uporabo površinskih TM. V nadaljevanju je kot ena izmed ključnih faz konstruiranja SSTMDR predstavljena analiza vpliva števila statorskih utorov/polov zunanjega rotorja/utorov notranjega rotorja na karakteristike stroja. Na podlagi podanih kriterijev predstavlja najugodnejša kombinacija v opravljeni analizi osnovo za izgradnjo prototipa SSTMDR. Izdelan prototip SSTMDR tako omogoča verifikacijo ustreznosti predlaganega postopka načrtovanja stroja in verifikacijo principa delovanja SSTMDR. Eksperimentalno določanje elektromehanskih karakteristik stroja je izvedeno za primer generatorskih testov SSTMDR s pasivnim bremenom brez uporabe vodenja, kakor tudi za primer motorskega in kombiniranega motorskogeneratorskega režima delovanja, kjer je za delovanje potrebno ustrezno vodenje stroja. Ujemanje izračunanih in izmerjenih vrednosti je dobro. S predlaganim eksperimentalnim pristopom so ob koncu naloge določene še magnetno nelinearne karakteristike magnetnih sklepov, s pomočjo katerih smo opazovali vplive magnetne sklopljenosti stroja.

07.08.2023