This paper studies static eccentricity (SE) fault detection in axial-flux permanent-magnet (AFPM) machines using 3-D finite-element analysis. The use of numerical modeling makes it possible to precisely study the eccentricity fault detection in these types of machines. The simulations are validated using experimental measurements. To the best knowledge of the authors, SE fault detection in AFPMs has not been studied before. Hence, a new definition for the SE factor is presented in these types of machines. A motor with different degrees of rotor eccentricity is simulated, and the back electromotive force (EMF) of all coils of the stator is obtained. In addition, an appropriate criterion has been presented for the fault detection using the back EMF of the coils. This study indicates that the back EMF of the coils of the stator is a good criterion for eccentricity fault detection. It is observed that the unbalanced back EMF suggests a method for the indirect measurement of eccentricity that could be carried out during manufacturing and assembling processes or maintenance operation

چکیده

در این مقاله به مطالعه تشخیص خطای خروج از مرکز استاتیکی در ماشین های مغناطیس دائم شار محوری (AFPMM) از طریق تجزیه و تحلیل عناصر محدود سه بعدی (3D-FEA) پرداخته می شود. استفاده از مدلسازی عددی امکان بررسی دقیق تشخیص خطای خروج از مرکز را در این نوع از ماشین ها فراهم می سازد. شبیه سازی ها با استفاده از اندازه گیری های تجربی تایید می شوند. تا جای که نوسیندگان اطلاع داشتند قبل از این تشخیص خطای خروج از مرکز استاتیکی در AFPM مورد مطالعه قرار نگرفته است. بنابراین یک تعریف جدید برای فاکتور خروج از مرکز استاتیکی (SEF) در این نوع از ماشین ها ارائه شده است. یک موتور با درجات مختلف خروج از مرکز روتور شبیه سازی می شود و نیروی ضد محرکه تمام سیم پیچ های استاتور بدست آورده می شود. علاوه بر این یک معیار مناسب برای آشکارسازی خطا با اسفاده از نیروی ضد محرکه سیم پیچ ها ارائه شده است. این مطالعه نشان می دهد که نیروی ضد محرکه سیم پیچ های استاتور، یک معیار خوب برای تشخیص خطای خروج از مرکز است. مشاهده می شود که نیروی ضد محرکه ی روش خوبی برای اندازه گیری غیر مستقیم خروج از مرکز پیشنهاد می دهد که می تواند در طی فرآیند ساخت و ارزیابی یا عملیات تعمیر و نگهداری انجام بگیرد.

1-مقدمه

ماشین های سنکرون مغناطیس دائم شار محوری (AFPMSM) در ابتدا در نوشتیجات فنی در اواسط دهه 70 ظاهر شد و زمینه های کاربردی آن بصورت گسترده ای، توسعه یافت. ماشین های مغناطیس دائم شار محوری (AFPM) بصورت روز افزونی در کاربردهای گوناگون استفاده شده اند که دلیل آن راندمان بالا، ساختار کامپکت و گشتاور بالای آنها در سرعت پایین است [10]-[1]. آنها می توانند بصورت مستقیم با توربین های سرعت پایین مانند توربین های آبی و بادی کوپل شوند [12]، [13]. ساختار محکم و کامپکت بودن ماشین های شار محوری سرعت بالا، آنها را تبدیل به یک ماشین مناسب برای کاربردهای تولید پراکنده (DG) کرده است [14]. همچنین این ماشین کاندیدای مناسبی برای خودروهای الکتریکی (EV) و کششی است...