مدل‌سازی پارامتری سه‌بعدی سیستم ترمزگیری جریان‌گردابی عملگر شار-محوری با اعمال اثر پوستی و حرارت

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی خودرو، آزمایشگاه سیستمهای دینامیکی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

2 نویسنده مسئول، استادیار، آزمایشگاه سیستمهای دینامیکی خودرو، دانشکده مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

چکیده

با مطالعه تحقیقات صورت گرفته درباره تحلیل و بهینه ‌سازی سیستم ترمزگیری جریان گردابی مشاهده می‌شود مشخصات فیزیکی آن کاربرد خودرویی ندارد و گشتاور ترمزی تولیدی آن کافی نمی‌ باشد. در این مقاله ابتدا معادلات حاکم بر گشتاور ترمزی ترمز جریان گردابی با اضافه شدن ترم‌های اثر پوستی و اثر حرارت تغییر یافته و نتایج دو مدل پایه و تغییر یافته مقایسه شده است. سپس آنالیز حساسیت به روش المان محدود صورت گرفته است. نتایج تحلیل نشان می‌ دهد که با اعمال اثر پوستی و اثر حرارت، گشتاور ترمزی به ‌ترتیب افزایش و کاهش می یابد. همچنین نتایج آنالیز حساسیت، تأثیر پارامترهای هندسی، دینامیکی و الکترومغناطیسی سیستم، و تغییرات ساختاری را بر مقدار آغازین، مقدار اوج و بقای گشتاور ترمزی تولیدی ترمز جریان ‌گردابی نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] حسینی تهرانی، پ.، مرادی ، خ.، و بال محمدی، س.، " تنش های حرارتی در دیسک و لنت قطار"، نشریه مهندسی مکانیک ایران، دوره 13، شماره 3- شماره پیاپی 24، سیستمهای دینامیکی و مکانیک جامدات، صفحه 27-6، (آذر 1390).
[2] Baharom, M.Z., Nuawi, M.Z., Priyandoko, G., Harris, S.M., and Siow, L.M., "Eddy current Braking Study for Brake Disc of Aluminum, Copper and Zinc", Regional Engineering Postgraduate Conference, Perak, Malaysia, (2011).
[3] Liu, C.Y., Jiang, K.J., and Zhang, Y., "Design and Use of an Eddy Current Retarder in an Automobile", International Journal of Automotive Technology,Vol. 12, pp. 611-614, (2011).
[4] Onur, M., Ahmet, D., and Kubilay, A., "Determination of the Effect of Conductive Disk Thickness on Braking Torque for a Low Power Eddy Current Brake", 4th International Conference on Power Engineering, Energy and Electrical Drives, Istanbul, (2013).
[5] Zhou, Q., Guo, X., Tan, G., X., Shen, Y.Ye., and Wang, Z., "Parameter Analysis on Torque Stabilization for the Eddy Current Brake: A Developed Model, Simulation, and Sensitive Analysis", Mathematical Problems in Engineering,Vol. 2015, pp. 1-11, (2015).
[6] Yazdanpanah, R., and Mirsalim, M., "Analytical Study of Axial-flux Hybrid Excitation Eddy Current Brakes", International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, Vol. 47, pp. 885–896, (2015).
[7] Gulec , M., Yolacan, E., and Aydin, M., "Design, Analysis and Real Time Dynamic Torque Control of Single-rotor–single-stator Axial Flux Eddy Current Brake", IET Electric Power Applications,Vol. 10, pp. 869-876, (2016).
[8] Karakoc, K., Suleman, A., and Park, E.J., "Analytical Modeling of Eddy Current Brakes with the Application of Time Varying Magnetic Fields", Applied Mathematical Modelling, Vol. 40, pp. 1168-1179, (2016).
[9] Cho, S., Liu, H.C., Ahn, H., Lee, J., and Lee, H.W., "Eddy Current Brake with a Two-layer Structure: Calculation and Characterization of Braking Performance", IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 53, (2017).
[10] Gyaneshwar, V., Shaji, B., Ramanaryanan, N., Chandar, S.V., Devika, D., and Narayanan, K.S., "Material Selection and Optimisation of an Eddy Current Braking System with Regeneration", Materials Today: Proceedings, Vol. 24, pp. 1608-1617, (2020).
[11]      میرسلیم، م. د. ح. م.،  "مدلسازی تحلیلی ترمز جریان گردابی آهن ربایی"،  سومین کنفرانس بین المللی پیشرفتهای اخیر در مهندسی راه آهن (ICRARE)، تهران، (1392).
[12] Gulec, M., Aydin, M., Lindh, P., and Pyrhonen, J., "Investigation of Braking Torque Characteristic for a Double-stator Single-rotor Axial-flux Permanent-magnet Eddycurrent Brake", 23rd International Conference on Electrical Machines, Ramada Plaza, (2018).
[13] Ye, L., Liu, Y., and Li, D., "Braking Characteristics and Experiment of a Permanent Magnet Eddy-current Retarder", Journal of Beijing University of Technology, Vol. 44, pp. 837-842, (2018).
[14] Abali, B.E. and Queiruga, A.F., "Theory and Computation of Electromagnetic Fields and Thermomechanical Structure Interaction for Systems Undergoing Large Deformations", Journal of Computational Physics, Vol. 394, pp. 200-231, (2019).
[15] Hao, B. and Lee, K.M., "Distributed Current Source Modeling Method for 3D Eddy Current Problem in Magnetic Conductor with Discrete State-space J-φ Formulation", Journal of Computational Physics,Vol. 17, pp. 109-121, (2019).
[16] Eser, E. and Koç, H., "Investigations of Temperature Dependences of Electrical Resistivity and Specific Heat Capacity of Metals", Physica B: Condensed Matter, Vol. 492, pp. 7- 10, (2016).
[17] Jones, W. and March, N. H., "Theoretical Solid State Physics", Dover Publications, (1985)
[18] Lee, J.K. and Park, K., "Modeling of the Eddy Currents with the Consideration of the Induced Magnetic Flux", IEEE International Conference, Singapore, (2001).
[19] Li, Z., Yan, Z., and Luo, J., "Performance Comparison of Electromagnetic Energy Harvesters Based on Magnet Arrays of Alternating Polarity and Configuration", Energy Conversion and Management,Vol. 179, pp. 132-140, (2019).
[20] Xu, W., Fang, H.y., Cao, J., and Ding, W.b., "Parametric Effect of Large Impulse Current Excited Coil on Electromagnetic Force in Coil-sheet System", Transactions of Nonferrous Metals Society of China,Vol. 19, pp. 806-810, (2009).