@article { author = {Arand, S.J.}, title = {Optimization of PM Segments Shift Angles for Minimizing the Cogging Torque ‎of YASA-AFPM Machines Using Response Surface Methodology}, journal = {Journal of Operation and Automation in Power Engineering}, volume = {9}, number = {3}, pages = {203-212}, year = {2021}, publisher = {University of Mohaghegh Ardabili}, issn = {2322-4576}, eissn = {2423-4567}, doi = {10.22098/joape.2021.7648.1542}, abstract = {Mitigating the cogging torque is an important issue in designing the YASA machines. The main aim of the paper is to optimize an efficient technique to mitigate the cogging torque of YASA machines. In the suggested technique, the permanent magnets (PMs) are segmented into several segments in the radial direction, and then these PM segments are shifted at appropriate angles in the peripheral direction. The proposed PM segmentation method is compared with the conventional PM segmentation as well as the conventional PM skewing approaches in terms of the amount of cogging torque reduction and the amount of negative impact on the generator load-ability. It is shown that compared to the other two studied approaches, the proposed method is more effective in reducing cogging torque and at the same time, has a less negative impact on the generator output power. Using the suggested technique and via several finite elements based simulations, it is shown that without causing a significant negative impact on the generator load-ability, the generator cogging torque can be reduced considerably (about 90%). By implementing the RSM (Response Surface Methodology), optimal shift angles of the PM segments (factors) are determined to mitigate the cogging torque and maintain the generator load-ability. The experiments are carried out based on the RSM, as an important topic in the statistical DOE (Design of Experiments) approach, to study the impacts of PM segments shift angles on the output power and cogging torque of the YASA-AFPM generator. All of the experimental samples are extracted via the FEA simulations. Also, some of the simulation results are verified using the experimental tests. }, keywords = {Multi-objective design,Cogging torque,RSM,AFPM machines,Magnet segmentation}, title_fa = {بهینه سازی زوایای شیفت قطعات آهنربای دائم به منظور کمینه سازی گشتاور دندانه ای در ماشین های آهنربای دائم شار محوری با استاتور بدون یوغ و قطعه بندی شده با استفاده از روش سطح پاسخ}, abstract_fa = {کاهش گشتاور دندانه ای مسئله مهمی در طراحی ماشین‌های YASA می باشد. هدف اصلی این مقاله، بهینه سازی یک تکنیک کارآمد برای کاهش گشتاور دندانه ای در ماشین‌های YASA است. در تکنیک پیشنهادی، آهنرباهای دائمی در جهت شعاعی به چند قطعه تقسیم می شوند و سپس این قطعات آهنربا با زوایای مناسبی در راستای محیطی شیفت داده می شوند. روش قطعه بندی آهنربای پیشنهادی از نظر مقدار کاهش گشتاور دندانه ای و میزان تأثیر منفی بر بارپذیری ژنراتور با روش قطعه بندی مرسوم آهنرباها و همچنین روش مورب سازی معمولی آهنرباها مقایسه شده است. نشان داده شده است که در مقایسه با دو روش مورد بررسی دیگر، روش پیشنهادی در کاهش گشتاور دندانه ای موثرتر است و در عین حال، تأثیر منفی کمتری بر توان خروجی ژنراتور دارد. با انجام یک سری شبیه سازی مبتنی بر روش اجزاء محدود، نشان داده شده است که با استفاده از روش پیشنهادی، بدون ایجاد تاثیر منفی قابل توجه روی بارپذیری ژنراتور، گشتاوردندانه ای را می توان به میزان قابل توجهی (حدود 90 درصد) کاهش داد. با اجرای روش سطح پاسخ یا RSM، زوایای شیفت بهینه قطعات آهنربا (فاکتورها)، به منظور کاهش گشتاور دندانه ای و حفظ بارپذیری ژنراتور تعیین شده اند. آزمایش ها براساس RSM، به عنوان موضوعی مهم در رویکرد آماری طراحی آزمایشات، به منظور بررسی تأثیر زوایای شیفت قطعات آهنربا روی توان خروجی و گشتاور دندانه ای ژنراتور YASA-AFPM، انجام شده اند. تمام نمونه های آزمایشی از طریق شبیه سازی های اجزاء محدود استخراج شده اند. همچنین، برخی از نتایج شبیه سازی با استفاده از تست های آزمایشگاهی تأیید شده اند.}, keywords_fa = {طراحی چند منظوره,گشتاور دندانه ای,روش سطح پاسخ,ماشین های آهنربای دائم شار محوری,قطعه بندی آهنربا}, url = {https://joape.uma.ac.ir/article_1098.html}, eprint = {https://joape.uma.ac.ir/article_1098_a2b85330ac85e78336e101fec0ed67cc.pdf} }