طراحي و ساخت ذخيره ساز انرژي چرخ طيار با تعليق مغناطيسي براي خودرو برقي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

يكي از چالش‌هاي اصلي در حوزه انرژي، يافتن راهكارهاي نوين براي ذخيره‌سازي و استفاده بهينه از منابع انرژي است. استفاده بي‌رويه از سوخت‌هاي فسيلي باعث بروز پيامدهاي زيست‌محيطي مخربي شده است كه از جمله مهم‌ترين آن‌ها، آلودگي هوا در شهرها است. اين مشكلات زيست‌محيطي، دولت‌ها و سازمان‌ها را به‌سوي استفاده از خودروهاي برقي به‌جاي خودروهاي با سوخت فسيلي سوق داده است. در اين راستا، استفاده از ذخيره‌ساز چرخ طيار در كنار باتري خودروهاي برقي، به‌ويژه در مواقع شتاب‌گيري و ترمزكردن، به دليل قابليت ذخيره و بازيافت سريع انرژي، موجب بهبود كارايي خودرو و همچنين افزايش طول عمر باتري‌هاي آن مي‌شود. براي بهبود و افزايش كارايي و عمر مفيد باتري‌ها در خودروهاي برقي، مي‌توان از ذخيره‌ساز چرخ طيار در ساختار جعبه‌دنده بهره برد. در اين تحقيق، ابتدا انواع ذخيره‌سازهاي پركاربرد در صنعت خودروهاي برقي شامل باتري‌ها، ابرخازن‌ها و چرخ طيارها مورد بررسي قرار گرفته است. در مرحله بعد، به‌منظور بهبود عملكرد باتري‌ها، ويژگي‌هاي دو نوع ذخيره‌ساز ابرخازن و چرخ طيار مورد بررسي و مقايسه قرار گرفته‌اند. سپس، طرح پيشنهادي يك ذخيره‌ساز چرخ طيار مبتني بر تعليق مغناطيسي با استفاده از آهنرباي دائمي ارائه و تحليل شده است. استفاده از تعليق مغناطيسي نه‌تنها منجر به كاهش اصطكاك مكانيكي و تلفات انرژي مي‌شود، بلكه كارايي سيستم انتقال قدرت را نيز افزايش مي‌دهد. بهره‌گيري از اين نوع تعليق به‌جاي ياتاقان‌هاي مكانيكي سنتي، موجب افزايش عمر مفيد سيستم و كاهش نياز به تعميرات منظم مي‌‌شود. علاوه بر اين، امكان كاركرد چرخ طيار در سرعت‌هاي بالا فراهم مي‌شود كه اين امر به ذخيره‌سازي انرژي بيشتري منجر مي‌شود. يكي ديگر از مزاياي استفاده از آهنرباهاي دائمي در سيستم تعليق مغناطيسي، كاهش نياز به منابع انرژي خارجي براي ايجاد ميدان مغناطيسي است. اين موضوع باعث كاهش هزينه، وزن و حجم سيستم مي‌شود كه در خودروهاي برقي كه به دنبال افزايش بازده و افزايش محدوده حركت هستند، اهميت ويژه‌اي دارد. در اين پايان‌نامه، ابتدا مروري بر خواص مغناطيسي مواد انجام شده است و براي طراحي سيستم تعليق مغناطيسي، مباني تئوري تحليل مغناطيسي مورد نياز به‌صورت اجمالي ارائه شده است. همچنين، محاسبات لازم بر اساس تغييرات ميدان و نيروهاي وارد بر آهنرباها به‌منظور انتخاب تعداد بهينه آهنرباها ارائه شده است. به‌منظور بهبود پايداري سيستم تعليق، طرح آرايه هالباخ براي چيدمان آهنرباها و از ميراگر مغناطيسي براي كاهش نوسانات پيشنهاد شده است. اين تحقيق نشان مي‌دهد كه سيستم تعليق مغناطيسي با استفاده از آهنرباي دائمي، نه‌تنها كارايي و عملكرد خودروهاي برقي را بهبود مي‌بخشد، بلكه با كاهش وزن و حجم سيستم‌هاي تعليق مرسوم، به افزايش كارايي و بازده تبديل انرژي خودروها كمك شاياني مي‌كند. علاوه بر اين، حذف قطعات مكانيكي متحرك در اين سيستم، باعث كاهش نياز به تعميرات و نگهداري منظم مي‌شود كه در نهايت به كاهش هزينه‌هاي نگهداري خودرو منجر مي‌شود.

233336

الكترونيك قدرت و ماشين هاي الكتريكي

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان