۱۲۹۱۴پ
per
بهبود عملکرد ماشین‌های مغناطیس دائم فلوی محوری (AFPM) مورد استفاده در خودروهای الکتریکی هیبریدی HEV))
/حجت حاتمی
: دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
۱۲۵ص
چاپی
دکتری
در رشته مهندسی برق گرایش قدرت- ماشین و درایو
۱۳۹۳/۰۳/۱۸
تبریز
در این رساله استفاده از یک ماشین فلوی محوری جهت استفاده در ساختار یک سیستم انتقال توان خودروی هیبریدی بررسی شده است .خودروهای الکتریکی با توجه به محدودیت‌های موجود در مقدار توان الکتریکی ذخیره‌شده در باتری‌های امروزی امکان طی مسافت‌های طولانی را با استفاده از یک بار شارژ کامل نخواهند داشت .بنابراین استفاده از خودروهای هیبریدی و بهره‌گیری از توان الکتریکی در کنار یک موتور احتراق داخلی قابلیت طی مسافت‌های طولانی را برای خودرو با مقدار مشخصی از سوخت ایجاد خواهد نمود .یکی از سیکل‌های استاندارد رانندگی خودرو برای درک شرایط متفاوت عملکرد موتور احتراق داخلی و ماشین الکتریکی مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته است .برای یافتن شرایط عملکرد مذکور ساختمان انواع آرایش‌های موجود در خودروهای هیبریدی مورد مطالعه قرار گرفته و با توجه به نیاز موجود، ساختار نوع" سری-موازی پیچیده "انتخاب شده است .این آرایش امکان به کارگیری موتور احتراق داخلی در بالاترین بازده ممکن در تمام سرعت‌های موتور را فراهم می‌نماید .برای نحوه‌ی استفاده از ماشین‌های الکتریکی در ساختار خودروهای هیبریدی گزینه‌های بسیار متفاوتی وجود دارد .یکی از گزینه‌های جدید و نسبتا رایج، استفاده از این ماشین‌ها به عنوان محرکه‌های داخل چرخی است .با توجه به محدودیت‌های فضای داخل چرخ‌های خودرو، استفاده از ماشین‌های الکتریکی فلوی شعاعی که طول محوری زیادی دارند، در این کاربرد، مناسب به نظر نمی‌رسد .بنابراین از ماشین‌های فلوی محوری که دارای قطر زیاد و طول محوری کم هستند، می‌توان برای این منظور استفاده نمود .با انتخاب ماشین فلوی محوری طراحی ماشین پیچیده‌تر گردیده، اما طول و در نتیجه، حجم ماشین برای تولید مقدار مشخصی از توان و یا گشتاور کوچک‌تر می‌گردد .ماشین‌های مغناطیس دائم فلوی محوری به سبب استفاده از مغناطیس دائم به جای سیم‌پیچی، برای تولید میدان مغناطیسی ذاتا دارای بازده بیشتری نسبت به سایر انواع ماشین‌ها می‌باشند .همچنین در ماشین‌های دارای هسته آهنی، قسمتی از انرژی ورودی صرف تلفات هسته استاتور می‌شود .بنابراین با استفاده از استاتورهای بدون هسته و در نتیجه حذف تلفات مربوطه، بازدهی ماشین افزایش بیشتری پیدا می‌کند .در بین ساختارهای ممکن از این گروه نیز نوعNS - TORUSانتخاب می‌شود .در این رساله در گام نخست از یک روش رایج که از یک نقطه‌ی کار مشخص مانند سرعت و گشتاور نامی برای طراحی ماشین بهره می‌گیرد، استفاده شده است .ولی باید توجه داشت که ماشین طراحی‌شده با استفاده از این روش صرفا در نقطه‌ی کار نامی دارای بیشترین بهره‌وری بوده و عملکرد آن در صورت تغییر نقطه‌ی کار ماشین، در سایر سرعت‌ها، مناسب نخواهد بود .بنابراین روش استفاده از مفهوم" تابع احتمال سرعت "برای رفع این مشکل در این رساله استفاده شده است .با توجه به اینکه در روش مذکور نیز تمامی لحظات کار ماشین در محاسبات لحاظ نمی‌شود لذا برای دستیابی به بهترین شرایط عملکرد از روش طراحی" چندسرعته "که برای اولین بار در این کاربرد مطرح می‌شود استفاده شده است .در این رساله این روش طراحی بهبودیافته برای ماشین‌های مغناطیس دائم فلوی محوری بر مبنای بازده سیکل حرکت یک خودروی هیبریدی پیشنهاد شده و نوع بدون هسته ماشین مذکور جهت استفاده در چرخ خودروهای هیبریدی، طراحی می‌گردد .یک نمونه‌ی توان پایین از ماشین طراحی‌شده با استفاده از تجهیزات موجود ساخته شده و نتایج تئوری و تحلیلی فرآیند طراحی با نتایج عملی حاصل جهت کاربرد مذکور مورد ارزیابی و تطابق قرار گرفته‌اند
speed" design method, that it is introduced for the first time for this application, has been used. In this paper, the improved design method for AFPMs proposed based on HEV driving cycle efficiency and the coreless type of mentioned electric machine to be used in the wheels of HEV is designed. Typical low power machines designed and built using existing equipments and analytical and theoretical results obtained from the design process were evaluated with experimental results for mentioned application. -NS is selected. In this paper, in the first step, a conventional method that used a specified operation point, such as rated speed and torque, to design of the machine is being used. However, it should be noted that the machine is designed using this method, will have highest efficiency only at nominal operating point and its performance at the other working point will not be suitable. Therefore the method uses concept of "probability function of speed" is used in this paper to solve the problem. Because in the mentioned method all the machines operation points is not considered in the calculations, to achieve the best conditions, the "multi-wheel drives. Due to space limitations inside the vehicle wheels, radial flux electric machines, that have a large axial length, in this usage does not seem proper. Therefore axial flux machines with large diameter and small axial length can be used for this purpose. With the choice of axial flux machine, the design procedure will be complicated, but the length, and thus, the size of the machine to produce a certain amount of power or torque will be smaller. AFPMs, due to the use of permanent magnets (PM) instead of coils, to produce a magnetic field, inherently have higher efficiency than other types of machines. Also in the iron cored EMs, some of the input energy will be lose in the stator core. Therefore using coreless stators, resulting in the elimination of the relevant losses, the machine efficiencies will increase further. Among the possible structures of this group the type TORUS-parallel" structure, is selected. This arrangement allows the use of the ICE at the highest possible efficiency at all engine speeds. There are many different alternatives to using EMs in the structure of HEVs. One of the new relatively common alternatives is the use of these machines as in-In this paper the application of an axial flux permanent machine (AFPM) for use in the construction of a hybrid electric vehicle (HEV) system is investigated. Due to the limitations of electric vehicles (EV) on the electric power stored in the batteries, it is not possible to travel long distances by using a complete charged once. Therefore the use of HEV and using of electric power together with an internal combustion engine (ICE), the ability to traverse long distances will cause, with a certain amount of fuel.One of the standard driving cycles, to recognize the different conditions of the ICE and electric machine (EM) has been studied and analyzed. To find the mentioned performance conditions the different structures of HEVs have been studied and according to the existing requirements "complex series
حاتمی، حجت
محمدباقر بناءشریفیان
فیضی، محمدرضا، استاد راهنما
صباحی، مهران، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
