فهرست مطالب

الکترومغناطیس کاربردی - سال دوم شماره 4 (پیاپی 5، زمستان 1393)

نشریه الکترومغناطیس کاربردی
سال دوم شماره 4 (پیاپی 5، زمستان 1393)

  • 54 صفحه، بهای روی جلد: 100,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1393/11/14
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سینام محمودنژاد ماکویی*، ایاز قربانی صفحه 1
    در این مقاله روشی برای شبیه سازی امضای مغناطیسی کشتی ها ارایه شده است. در این روش آرایه ای از آهنرباها به نام آرایه هالباخ به عنوان مولد میدان مغناطیسی استاتیک یکنواخت برای ایجاد میدان مغناطیسی زمین مورد استفاده قرار گرفته است. سادگی این ساختار در کنار یکنواختی مناسب میدان تولیدی آن، امکان انجام شبیه سازی امضای مغناطیسی شناورها با دقتی قابل قبول را فراهم می سازد. به منظور حصول اطمینان از صحت روش و تعیین خطای آن، دو ساختار ساده پوسته کروی و پوسته کروی کشیده که امضای مغناطیسی آن ها قابل تحلیل بوده، شبیه سازی و نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج تحلیلی مقایسه شده است. سازگاری مناسب نتایج حاصله، صحت روش را تایید می کند. بعد از حصول اطمینان از صحت روش ارایه شده، دو مدل ساده کشتی با ابعاد m 20 و m 130 شبیه سازی شده و امضای مغناطیسی مربوط به آن ها در عمق m 10 ارایه شده است.
    کلیدواژگان: میدان های مغناطیسی زمین، مواد فرومغناطیس، امضای مغناطیسی، آرایه هالباخ
  • محمدرضا علیزاده پهلوانی، حمیدرضا قلی نژاد عمران* صفحه 9
    امروزه موتورهای مغناطیس دائم به دلیل خصوصیات بارزی از قبیل راندمان بالا ، وزن کم و چگالی انرژی بالا کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف خصوصا صنایع نظامی پیدا کرده اند. ریپل گشتاور یکی از خصوصیات ذاتی این نوع موتورها بوده که هارمونیک های زمانی ناشی از درایو و هارمونیک های مکانی ناشی از ساختار هندسی، ازجمله دلایل ایجاد آن در این نوع موتورها می باشند. ساختار هندسی مغناطیس های دائم و شیارهای استاتور ازجمله عوامل ایجاد گشتاور دندانه ای (یکی از عوامل ایجاد ریپل گشتاور) در این موتورها می باشند. این گشتاور ناخواسته سبب ایجاد نویز، لرزش و راه اندازی نامناسب می شود. همچنین سبب ایجاد حباب در کاربری این موتور به عنوان پیشران زیر دریایی ها در خط اثر آن ها می گردد. شایان ذکر است حباب های خط اثر زیردریایی از عوامل شناسایی این وسیله می باشد. در این مقاله سعی شده تا با ارائه روابط تحلیلی و راستی آزمایی به کمک شبیه سازی سه بعدی مبتنی بر تحلیل اجزای محدود، گشتاور ناخواسته فوق کاهش یابد تا گامی مهم در تحقق اهداف سازمان صنایع دریایی کشور برداشته شود.
    کلیدواژگان: موتورهای مغناطیس دائم شار محور، ریپل گشتاور، گشتاور دندانه ای، پیشران زیردریایی، شبیه سازی سه بعدی اجزای محدود
  • مهرداد جعفربلند*، حسین باقریان فرح آبادی صفحه 17
    با توجه به ضرورت عملکرد کم صدا و کم لرزش موتور های BLDC در کاربردهای خاص، در این مقاله از یک روش جدید بر مبنای تحلیل فرکانسی استفاده شده است که توسط آن فرکانس های طبیعی استاتور یک موتور BLDC به مقادیر بالاتر انتقال داده می شود. بدین وسیله با توجه به کاهش دامنه محتوای فرکانسی نیروهای تحریک الکترومغناطیسی در فرکانس های بالاتر، اثرات بروز احتمالی تشدید و صدا و لرزش شدید ناشی از آن کاهش خواهد یافت. روش معرفی شده مبتنی بر ایجاد یک حفره در نواحی مشخصی از سطح مقطع استاتور (تعداد نواحی برابر با تعداد دندانه ها) با موقعیت و قطر مشخص می باشد. تحلیل های فرکانسی توسط نرم افزار SolidWorks انجام شده و بهترین قطر و موقعیت حفره ها از طریق روش سطح پاسخ (RSM) تعیین گردیده است. عدم ورود ساختار استاتور به اشباع مغناطیسی و عدم افزایش گشتاور دندانه ای تولیدی موتور، به عنوان محدودیت مسئله محسوب می شود. روش پیشنهادی قابل استفاده در استاتور سایر ماشین های الکتریکی نیز می باشد.
    کلیدواژگان: استاتور، تشدید، صدا و لرزش، حفره، SolidWorks
  • صمد تقی پور بروجنی*، محمدحسین حجاره صفحه 31
    در این مقاله از روش چند تکه کردن آهنربا برای کاهش گشتاور دندانه موتورهای آهنربای سطحی استفاده شده است. در این روش هر قطب مغناطیسی با چند تکه کردن به چند بلوک تقسیم می شود. چند تکه کردن به دو طریق، یکی با اندازه تکه های برابر و دیگری با اندازه تکه های نابرابر انجام شده است. در هر دو روش تقارن نیم موج فرد در قطب های آهنربایی ماشین لحاظ شده است. با انتخاب مناسب طول هر بلوک آهنربایی و موقعیت آن می توان چگالی شار فاصله هوایی را تغییر و به تبع آن گشتاور دندانه را به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش داد. طول و موقعیت مناسب هر تکه آهنربا با استفاده از الگوریتم ژنتیک به دست آمده است. در این مقاله یک مدل تحلیلی برای در نظر گرفتن اثر شکل آهنربا در چگالی شار فاصله هوایی ماشین آهنربایی شیاردار و گشتاور دندانه ارایه شده است. در این مدل چگالی شار فاصله هوایی از حل رابطه پواسون با در نظرگرفتن جریان های مجازی دیواره های دندانه های استاتور و گشتاور دندانه از رابطه تنش ماکسول به دست آمده است. از این مدل به عنوان ابزار محاسباتی در تمامی مراحل بهینه سازی استفاده شده است. درستی مدل تحلیلی ارایه شده توسط روش اجزای محدود تایید شده است.
    کلیدواژگان: موتور آهنربایی سطحی، گشتاور دندانه، چند تکه کردن آهنربا، الگوریتم ژنتیک، مدل تحلیلی، روش اجزای محدود
  • اکبر چراغی*، مرضیه پریشانی، رسول ملک فر صفحه 39
    در این تحقیق، اثر افزودن نانوله های کربنی چند لایه ای (MWCNT) بر تلفات انعکاس نمونه های فریتی Cu0.2Ni0.4Zn0.4Fe2O4، Mg0.95 Zn0.05TiO3 و Ca0.6La0.8TiO3 بررسی شد. ابتدا، فریت های آلائیده شده، به روش واکنش حالت جامد و شوک حرارتی تهیه شد. سپس به نسبت وزنی 98 به 2 درصد (فریت به MWCNT) درون حمام آلتراسونیک قرار گرفتند. شناسایی فازهای موجود توسط پراش پرتو ایکس صورت گرفت. اندازه و ریخت شناسی ذرات فریت بر روی نانولوله های کربنی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (FESEM) بررسی گردید. به منظور بررسی خواص مایکروویو (RL) نانوکامپوزیت ها با محلول زایلن مخلوط و منحنی های تلفات انعکاس رسم گردید. حداکثر تلفات انعکاس با پهنای باند مناسب برای نمونه Cu0.2Ni0.4Zn0.4Fe2O4 حاصل شد. همچنین تصاویر (FESEM) گویای این مطلب است که مواد فریتی سنتز شده دارای ابعادی در حد نانو (50 نانومتر) می باشد.
    کلیدواژگان: تلفات انعکاس، فریت، نانولوله های کربنی چند لایه ای، نانوکامپوزیت، واکنش حالت جامد
  • مریم علیان نژادی*، فاطمه شهشهانی، وحید احمدی صفحه 43
    در این مقاله لیزر فیبر رامان با فیدبک توزیع شده و انتقال فاز p/2در شرایط بالای آستانه به صورت نظری تحلیل شده است. اثرات خود مدولاسیون فازی و مدولاسیون فاز متقاطع روی عملکرد لیزر در نظر گرفته شده است. نتایج عددی نشان می دهد که اثرات غیرخطی خود مدولاسیون فازی و مدولاسیون فاز متقاطع، سبب تقویت توان خروجی لیزر می شود. تغییرات طول موج خروجی لیزر با تغییر توان موج دمش نیز در شرایط بالای آستانه ارزیابی شده است. نتیجه محاسبات نشان می دهد که در غیاب اثرات غیرخطی، طول موج با تغییر توان موج دمش تغییر نمی کند، اما با افزایش توان دمش و با درنظرگرفتن اثرات غیرخطی، انتقال به قرمزی در حدود 05/0 نانومتر در طول موج نوسانی لیزر مشاهده می شود. شبیه سازی با استفاده از روش ماتریس انتقال و حل سه معادله موج جفت شده غیرخطی که انتشار موج دمش، موج استوکس پیشرو و موج استوکس پسرو را در طول فیبر بیان می کنند انجام شده است. ماتریس انتقال به کار رفته برای ساختار لیزر فیبر رامان با فیدبک توزیع شده برای اولین بار در این مقاله معرفی شده است.
    کلیدواژگان: لیزر با فیدبک توزیع شده، لیزر فیبر رامان، خود مدولاسیون فازی، مدولاسیون فاز متقاطع
|
  • S. Mahmoudnezhad Makouie*, A. Ghorbani Page 1
    In this paper a method for simulation of the magnetic signature of vessels is presented. This method includes using a special magnet array - called Halbach magnet array - for producing a uniform magnetic field as a source that models Earth’s magnetic field. Simplicity of this array beside its proper uniformity makes it possible to perform simulation with acceptable precision. For validating the proposed method and determination of its error, two simple models of spherical shell and prolate spheroidal shell that can be analytically handled are used and a comparison has been done between simulation results of these models and their analytic signatures. Good adaptability between these results confirms the accuracy of the proposed method and determines its precision level. After being ensured that this method works well, two real ship models with the dimensions of 20 m and 130 m are used to perform realistic simulation and their magnetic signatures are presented in 10 m depth.
    Keywords: Earth's magnetic fields, ferromagnetic material, magnetic signature, Halbach array
  • M. Alizadeh Pahlavani, H. Gholinezhad Omran* Page 9
    Today, the permanent magnet motors are widely used in various industries especially military applications due to such characteristics as high efficiency, low weight and high energy density. Torque ripple is an inherent characteristic of this type of motors. Time and space harmonics produced by the motor drive and the motor structure itself give rise to torque ripples in these motors. Geometric structure of the magnets and stator slots lead to cogging torque (one of the causes of torque ripple) in these motors. This unwanted torque component causes noise, vibration and motor starting issues. It also creates bubbles in the application of these motors as the submarine's propulsion. It should be noted that bubbles could lead to submarine detection which is undesirable in military application. This paper provides analytical formulations and validation by threedimensional finite element analysis to reduce this unwanted torque. This is an important step in achieving the goals of the country's marine industries organization.
    Keywords: Axial flux permanent magnet motors, Torque ripple, Cogging torque, submarines propulsion, three dimensional finite element analysis
  • M. Jafarboland*, H. Bagherian Farahabadi Page 17
    Regarding the necessity of low noise and low vibration operation of the BLDC motors in some especial applications, a novel method is proposed in this paper in order to shift the natural frequencies of a BLDC motor’s stator to higher values. Therefore the noise and vibration of the structural resonances can be reduced since the electromagnetic excitation forces in the BLDC motor have lower magnitudes at higher frequency components. The proposed method is based on placing a single hole, with definite diameter and location, on definite regions of the stator cross sectional area (each region contains one stator tooth and its upper parts in the stator’s yoke). The frequency analyses have been done in the SolidWorks software environment and the best diameter and location of each hole is extracted by the Response Surface Methodology (RSM).Preventing the magnetic saturation of the stator structure and the motor cogging torque enhancement prevention are considered as constraints for the problem. The new method also can be used for other types of electrical machines’ stator.
    Keywords: Stator, Resonance, Noise, Vibration, Hole, SolidWorks
  • S. Taghipour Borojeni*, M. H. Hajjare Page 31
    In this paper, the segmentation method is used to reduce cogging torque in the surface-mounted permanent magnet machines. In this method the magnet pole is divided into several magnet blocks. The permanent magnet is segmented in two ways, equal- and unequal- size permanent magnet blocks. In the both methods the half-wave symmetry of the magnetic poles is applied. The dimension of the permanent magnet s is optimized to reduce the machine cogging torque using an analytical model combined with the genetic algorithm. The effect of the slotted armature is taken into account in the analytical model. The cogging torque is obtained from the air gap magnetic flux components and the Maxwell’s stress tensor. The model is obtained by solving the Poisson’s equation. This model is used as a fast tool to compute the objective function in the genetic algorithm. In addition, the validity of the proposed model is verified with finite element analysis.
    Keywords: Surface PM machines, Cogging torque, Genetic Algorithms, Analytical modeling, Finite element method
  • A.Cheraghi*, M.Parishani, R. Malekfar Page 39
    In this study, effect of Carbon Nanotubes (CNT) ferrite samples of Cu0.2Ni0.4Zn0.4Fe2O4, Mg0.95 Zn0.05TiO3 and Ca0.6La0.8TiO3 examined for the reflection loss investigation. In first step the mentioned ferrites were prepared by solid state reaction and thermal shock techniques. Then, samples with a mixture weight ratios of ferrite and carbon nanotubes of 98 to 2 percent were placed in an ultrasonic bath. In order to identify the phases of the synthesized samples, X-ray diffraction (XRD) was used. Ferrite grain sizes were characterized by field emission scanning electron microscopy (FESEM). To investigate the microwave electromagnetic region properties, the prepared nanocomposites were mixed with xylene solution and the reflection losses curves were plotted. The maximum reflection losses with appropriate broadband was obtained for Cu0.2Ni0.4Zn0.4Fe2O4 sample. Also, field emission scanning electron microscopy images reveals that the synthesized ferrite materials have nanoscale grain sizes.
    Keywords: Reflection Loss, Ferrite, Carbon Nanotubes, Nanocomposite, Solid State Reaction
  • M. Aliannezhadi*, F. Shahshahani, V. Ahmadi Page 43
    In this paper, a
     /2-phase shifted distributed feedback Raman fiber (DFB-RF) laser above threshold condition is analyzed theoretically. The cross phase modulation (XPM) and self phase modulation (SPM) nonlinear effects are considered in the presented model. Numerical results show that the XPM and SPM increase the output power of DFBRaman fiber laser. Variation of wavelength of structure for different values of pump power has been evaluated in the presence and absence of nonlinear effects. It is found that in the absence of nonlinear effects wavelength of laser is constant. However, in the presence of nonlinear effects a red shift about 5×10-2nm with increasing pump power is observed. Simulation is performed by using transfer matrix method to solve three coupled nonlinear wave equations which describe the propagation of pump, forward and backward Stokes waves. The transfer matrix used for DFB Raman fiber laser, is introduced for the first time in this paper.
    Keywords: Distributed Feedback Laser, Raman Fiber Laser, Self-Phase Modulation, Cross Phase Modulation