بهینه سازی طراحی، بهبود کیفیت ولتاژ و نوسانات گشتاور یک ژنراتور آهنربای دائم سطحی با رتور خارجی به منظور کاربرد در توربین های بادی بدون جعبه دنده

در این مقاله طراحی بهینه یک ژنراتور سنکرون آهنربای دایم سطحی با رتور خارجی به منظور کاهش هزینه ساخت ارایه شده است. نوآوری این پژوهش ارایه ابعاد جدید برای آهنربای دایم سطحی است که منجر به سینوسی شدن منحنی چگالی شار مغناطیسی فاصله هوایی و بهبود کیفیت ولتاژ القایی، کاهش گشتاور دندانه ای و نوسانات گشتاور خواهد شد. همچنین به منظور مطالعه بیشتر، چهار طرح به صورت ترکیبی از سیم پیچی توزیع شده و سیم پیچی متمرکز و آهنربای سطحی متداول و آهنربای سطحی پیشنهادی برای ژنراتور در نظر گرفته شده است. به همین منظور یک مدل طراحی دقیق برای ژنراتور استخراج شده است. سپس متغیرهای طراحی بر اساس این مدل و با توجه به تابع هدف مورد نظر توسط الگوریتم بهینه سازی ژنتیک بهینه یابی شده اند. در ادامه از تحلیل اجزای محدود برای اعتبارسنجی طراحی های بهینه استفاده می شود. با مقایسه نتایج بهینه سازی و شبیه سازی چهار طرح بهینه مشاهده می شود که ژنراتور با سیم پیچی متمرکز و آهنربای سطحی پیشنهادی دارای راندمان بیشتر است درحالی که دارای حجم کلی، هزینه ساخت، گشتاور دندانه ای و نوسانات گشتاور کمتری در مقایسه با طرح های دیگر است. بنابراین این طرح گزینه مناسبی برای کاربرد در توربین های بادی بدون جعبه دنده است.