ماشین آلات آهنربای دائمی با عامل قدرت بالا Vernier

ماشین‌های مغناطیس دائم ورنیه (‏VPM)‏برای چگالی گشتاور بالا اما ضریب توان پایین معروف هستند. این مقاله به بررسی ضریب توان پایین ماشین‌های VPM می‌پردازد. هدف از این کار کاهش بار الکتریکی یا تنظیم زاویه پیشروی جریان نیست بلکه پیشنهاد یک توپولوژی VPM جدید با آرایه حرفی (‏DSSA)‏است. در این مقاله، ویژگی‌های توپولوژی DSSA VPM، مانند بخش فعال، ساختار مکانیکی کمکی و ناهمسانگردی روتور، به طور مفصل تحلیل می‌شوند. عملکردها بر اساس تجزیه و تحلیل عناصر محدود (FEA) ، از جمله ضریب توان ، تراکم گشتاور ، گشتاور نگهداری و غیره ارزیابی می شوند. نتایج نشان می‌دهد که توپولوژی DSSA VPM دارای ضریب توان بالا یعنی ۰.۹ و قابلیت گشتاور بالا می‌باشد. بررسی طرح ساختار مکانیکی نیز در این مقاله انجام شده‌است. در نهایت، تحلیل‌های نظری توسط نتایج تجربی توسط یک نمونه اولیه VPM DSSA ۲۴ اسلات قطب ۴۴ روتور تایید می‌شوند.

Vernier permanent-magnet (VPM) machines are well known for high torque density but low power factor. This paper deals with the low power factor of VPM machines. The goal is not obtained by reducing the electrical loading or adjusting current advance angle but by proposing a novel vernier topology, i.e., a dual-stator spoke-array (DSSA) VPM topology. In this paper, the characteristics of the DSSA VPM topology, such as active part, auxiliary mechanical structure, and rotor anisotropy, are analyzed in detail. Performances are evaluated based on finite-element analysis, including power factor, torque density, and cogging torque. The results show that the DSSA VPM topology exhibits high power factor, viz., ~0.9, and significantly high torque capability. The verification of the mechanical structure scheme is also done in this paper. Finally, theoretical analyses are validated by the experimental results by a 44-rotor pole 24-slot DSSA VPM prototype.