This paper proposes and implements a new single-phase magnetless flux switching machine (FSM) for rooftop wind power generation. The key is to integrate an outer-rotor FSM and an inner-rotor FSM with shared stator yoke and stator drum windings. In such a way, this proposed machine can not only realize flux switching function to regulate magnetic flux effectively, but also incorporate the field and armature windings within one stator to reduce the copper losses and improve the overall machine efficiency. Meanwhile, the structure is compact and rotors can be directly driven by blades to capture the wind power. The machine design guidelines from both magnetic and electric aspects are illustrated, the machine characteristics are analyzed by using time-stepping finite-element method, and the system performances are evaluated based on mathematical modeling. Both simulation and prototyping test are conducted to verify the validity of the proposed machine and system

چکیده

این مقاله ماشین سوئیچ ­زنی شار غیرمغناطیسی (FSM)تک ­فازی را برای تولید انرژی بادی پشت بامی پیشنهاد می ­کند و بکار می­برد. هدف یکپارچه ­سازی FSM روتور خارجی و FSMروتور داخلی با یوغ استاتور و سیم ­پیچی ه­ای استوانه ­ای استاتور مشترک می­باشد. در چنین روشی، این ماشین پیشنهادی نه تنها می ­تواند تابع سوئیچ­ زنی شار را برای تنظیم بطور موثر شار مغناطیسی تحقق بخشد، بلکه همچنین سیم ­پیچی­ های میدان و آرمیچر درون یک استاتور برای کاهش تلفات مسی را ترکیب  می­ کند و بازده کل ماشین را بهبود می ­بخشد. ضمنا، ساختار آن فشرده می­ باشد و روتورها می­ توانند مستقیما توسط پره ­ها برای دریافت انرژی باد راه ­اندازی شوند. دستورالعمل ­های طراحی ماشین از هر دو جنبه مغناطیسی و الکتریکی شرح داده می­ شوند، مشخصه­ های ماشین با استفاده از روش المان محدود زمان پله­ ای آنالیز می­ شوند، و عملکرد های سیستم براساس مدل ­سازی ریاضی ارزیابی می­ شوند. هر دو آزمایش شبیه­ سازی و نمونه­ سازی برای اثبات درستی ماشین و سیستم پیشنهادی اجرا می­ شوند.

1-مقدمه

میکرو شبکه DC به شبکه برق شامل منابع انرژی پراکنده بهم پیوسته با قابلیت فراهم­ سازی انرژی DC کافی و پیوسته به بخش قابل­ توجهی از تقاضای بار داخلی ارجاع می­ دهد. امروزه، بیشتر لوازم و دستگاه­ های خانگی با DCداخلی کار می­ کنند، اما با منبع ACتغذیه می­ شوند. توسعه میکرو شبکه DC امکان حذف یکسوسازهای الکترونیکی را می­ دهد، که موجب ساده ­تر، قابل اطمینان­ تر شدن دستگاه­ ها می ­شود، و تلفات انرژی کمتری را تولید می ­کند. این مورد مخصوصا زمانیکه سیستم میکروشبکه با تولیدات تجدیدپذیر محلی جمع می ­شود، جذاب می­ شود...