Evaluación de una máquina de conmutación de flujo de imán permanente de doble rotor de contra-rotación con dientes de estator en serie y en paralelo
Autores: Ullah, Wasiq; Khan, Faisal; Akuru, Udochukwu Bola; Khan, Bakhtiar; Khalil, Salar Ahmad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Camino magnético
Contra-rotación
Rotor dual
Generación de energía eólica
Rendimiento electromagnético
Análisis de elementos finitos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
En este estudio, el enfoque está en la formación del camino magnético y sus efectos en el rendimiento de una máquina de conmutación de flujo de imán permanente de doble rotor de contra-rotación (CR-DRPMFSM) para la generación de energía eólica de contra-rotación de accionamiento directo, basada en diferentes combinaciones de ranuras del estator y polos del rotor. Para aprovechar completamente el orificio del eje del rotor y mejorar el diseño tolerante a fallos, así como aumentar la densidad de par, se investigan topologías de doble rotor con la capacidad de puertos eléctricos duales y mecánicos duales. Además, la técnica de generación de energía eólica de contra-rotación de accionamiento directo ofrece una topología sin escobillas, reduciendo así el costo de mantenimiento y mejorando la eficiencia de conversión de energía en comparación con los sistemas de turbinas eólicas de palas simples. Utilizando análisis de elementos finitos (FEA), el acoplamiento magnético inherente de los caminos en serie y paralelo muestra impactos variados en el rendimiento electromagnético de cuatro diferentes CR-DRPMFSMs basados en las combinaciones de ranura/polo (MI a MIV) consideradas en este estudio. Los índices clave de rendimiento electromagnético, como el par, el par de arrastre, el rizado de par, el factor de potencia y la eficiencia, muestran variaciones proporcionales al nivel de acoplamiento. Un análisis comparativo muestra que MI exhibe un par promedio más alto, menores rizados de par y alta eficiencia, alcanzando el 90% con un factor de potencia de 0.6. Como diseño óptimo, se desarrolla un prototipo de prueba MI. El prototipo de prueba experimental valida los resultados de FEA en condiciones de carga y sin carga.
Descripción
En este estudio, el enfoque está en la formación del camino magnético y sus efectos en el rendimiento de una máquina de conmutación de flujo de imán permanente de doble rotor de contra-rotación (CR-DRPMFSM) para la generación de energía eólica de contra-rotación de accionamiento directo, basada en diferentes combinaciones de ranuras del estator y polos del rotor. Para aprovechar completamente el orificio del eje del rotor y mejorar el diseño tolerante a fallos, así como aumentar la densidad de par, se investigan topologías de doble rotor con la capacidad de puertos eléctricos duales y mecánicos duales. Además, la técnica de generación de energía eólica de contra-rotación de accionamiento directo ofrece una topología sin escobillas, reduciendo así el costo de mantenimiento y mejorando la eficiencia de conversión de energía en comparación con los sistemas de turbinas eólicas de palas simples. Utilizando análisis de elementos finitos (FEA), el acoplamiento magnético inherente de los caminos en serie y paralelo muestra impactos variados en el rendimiento electromagnético de cuatro diferentes CR-DRPMFSMs basados en las combinaciones de ranura/polo (MI a MIV) consideradas en este estudio. Los índices clave de rendimiento electromagnético, como el par, el par de arrastre, el rizado de par, el factor de potencia y la eficiencia, muestran variaciones proporcionales al nivel de acoplamiento. Un análisis comparativo muestra que MI exhibe un par promedio más alto, menores rizados de par y alta eficiencia, alcanzando el 90% con un factor de potencia de 0.6. Como diseño óptimo, se desarrolla un prototipo de prueba MI. El prototipo de prueba experimental valida los resultados de FEA en condiciones de carga y sin carga.