Abstract
Transverse-flux motors basically have coils wound in the rotational direction and armature cores surrounding them. This configuration allows the motors to be designed for multipole structures with the simple coil geometry independent of the pole number. Therefore, they have an advantage on high-torque generation over most motors having windings wound around teeth and put in slots. However, transverse-flux motors still have a production problem for their multipole rotor due to the assembly of the small and numerous permanent magnets. Thus, we have designed a consequent-pole transverse-flux motor, having a half amount of magnets on the rotor compared with the conventional surface-mounted magnet rotors, and capable of generating almost the same torque under the same size and excitation conditions. However, this motor also has large cogging torque due to the consequent poles, having deformed magnetomotive-force distribution. Thus, we propose a new skewed core structure for reducing the cogging torque, compatible to axially non-uniform structure of this motor. The Finite Element Method analysis result indicates the peak-to-peak value of the cogging torque that can reduce by 82% with this proposed skewed structure
چکیده
موتورهای شار متقاطع در اصل دارای کویل های پیچیده شده در جهت‌های چرخشی و هسته‌های آرمیچر اطراف آن می‌باشند. این ترکیب باعث می‌شود که این موتورها برای ساختارهای چندقطبی با ساختار هندسی ساده کویل مستقل از تعداد قطب‌ها، طراحی شوند. بنابراین، این ساختارها دارای مزیت دارا بودن گشتاور تولیدی بالا در بیشتر کاربردهای موتوری که دارای سیم‌پیچ‌های پیچیده شده به دور دندانه و قرار گرفته در داخل شیارها هستند، می‌باشند. اما، موتورهای شار متقاطع هنوز هم دارای مشکل تولید گشتاور با استفاده از روتورهای چندقطبی هستند که ناشی از به‌کارگیری آهنرباهای دائمی کوچک و متعدد در ساختار آن‌ها است. بنابراین، ما یک موتور شار متقاطع هسته متوالی را طراحی کرده‌ایم که دارای نصف آهنرباهای دائمی روی روتور در مقایسه با موتورهای مغناطیسی دارای آهنرباهای نصب شده روی سطح متداول می‌باشد. و از این رو قادر است که گشتاوری تقریباً برابر با گشتاور همان موتورهای متداول تحت شرایط اندازه و تحریک برابر تولید کنند. اما، این موتور دارای گشتاور دندانه‌ای زیادی است که ناشی از قطب‌های متوالی است که در نتیجه باعث تغییر شکل توزیع نیرومحرکه مغناطیسی می‌شود. بنابراین، ما یک ساختار هسته مورب را برای کاهش گشتاور دندانه‌ای پیشنهاد می‌دهیم که با ساختارهای محوری غیریکنواخت این موتورها قابل‌رقابت است. نتیجه تحلیل FEM نشان می‌دهد که مقدار پیک تا پیک گشتاور دندانه‌ای را می‌توان تا 82% با استفاده از ساختار مورب پیشنهادی کاهش داد.
1-مقدمه
موتورها در حوزه‌های متعددی شامل صنایع کلی، انتقال، تجهیزات الکترونیکی مصرفی، و غیره کاربرد دارند. این موتورها اغلب مستلزم این هستند که چگالی گشتاورشان از نقطه‌نظر صرفه‌جویی در فضای نصب شده و مواد به کار رفته، بهبود یابد. گشتاور را می‌توان در حالت کلی با افزایش بارگذاری الکترونیکی و مغناطیسی حتی با حفظ اندازه موتور، بیشتر کرد. اما، این روش دارای یک سری نقطه‌ضعف‌هایی است نظیر افزایش تولید حرارت و نیز کمبود مواد مغناطیسی کمیاب در سطح زمین و همچنین اشباع مغناطیسی هسته‌های آهنی. گشتاور همچنین متناسب با تعداد قطب‌های موتور است. اما، موتورهای متداول که دارای سیم‌پیچ‌هایی هستند که به دور قطب‌های مغناطیسی پیچیده شده‌اند و در داخل شیارها قرار گرفته‌اند از نظر طراحی با ساختارهای آرمیچر چندقطبی به خاطر باریک بودن شیارها، با چالش مواجه هستند...