مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مدلسازی و بهینه‌سازی یک موتور الکترواستاتیکی القایی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری -دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشیار دانشگاه تربیت مدرس
3 استادیار
چکیده
موتورهای الکترواستاتیکی نسبت به موتورهای الکترومغناطیسی ساده تر و سبک تر هستند و پیچیدگی کمتری دارند، به همین علت برای ساخت در ابعاد کوچک و کاربرد در میکروماشین ها بسیار مناسب ترند. اما بعضی از ویژگی های منفی به خصوص گشتاور پایین، مانع گسترش آن ها شده است. به همین علت برای کاربردی شدن آن ها در صنایع، پژوهش های زیادی در حال انجام است. در این مقاله یک طرح جدید برای افزایش گشتاور این موتورها ارائه و از نظر تئوری و آزمایشگاهی بررسی شده است. در این طرح، الکترودهای روتور از طریق القایی باردار شده و گشتاور موتور افزایش می یابد. برای شناخت پارامترهای موثر بر عملکرد موتور، ابتدا مدلسازی انجام شده و سپس با استفاده از نتایج مدلسازی و با کمک روش های عددی، مشخصات موتور برای دستیابی به قابلیت های بالاتر بهینه سازی شده است. پارامترهای مورد نظر "نسبت پهنا به فاصله بین الکترودهای محرک" و "نسبت سطح الکترودهای القایی به سطح کل" هستند که بهینه سازی آن ها باعث افزایش گشتاور خروجی و کاهش ریپل می شود. در نهایت با ساخت یک نمونه آزمایشگاهی و انجام تست بر روی آن، کاربردی بودن، افزایش گشتاور و نتایج بهینه سازی مورد تایید قرار گرفته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Modeling and Optimization of a Voltage-Induction Electrostatic Motor

چکیده English

Electrostatic motors are presented special advantages compare to electromagnetic motors such as light-weight, compactness and simple to fabricating. Due to these capabilities, recently, many researchers are working on electrostatic motors to make them applicable in industries. Accordingly, in this paper a new design idea for these motors is investigated theoretically and experimentally. This motor has driving electrodes on both rotor and stator, however, no wire is attached to rotor and signals are transferred to rotor using the induction electrodes. Modeling is implemented to study the effective parameters on performance. Then, using the modeling results, the design parameters are optimized using numerical method to improve the torque and minimize the ripple. Optimization findings are identified an optimum value for ratio of width to gap for driving electrodes and an optimum value for ratio of induction electrodes surface to total surface. Finally, the motor performance is evaluated using experimental setup and several experiments.

کلیدواژه‌ها English

Electrostatic Actuator
analytical method
Numerical method
Torque
Ripple