امروزه با پیشرفتهای چشمگیر در فناوری ساخت مواد ابررسانا، استفاده از این مواد افزایش بسیار زیادی داشته که میتوان به مهندسی پزشکی، قدرت و الکترونیک اشاره کرد. استفاده از سیم های ابررسانا در ماشینهای الکتریکی اعم از ترانسفورماتورها، ژنراتورهای سنکرون و موتورهای پیشران نیز در سالهای اخیر پیشرفت زیادی داشته که محدودیت بارگذاریهای ماشین را بهبود میبخشد. یکی از مهمترین چالشها برای سیمهای ابررسانا قیمت زیاد این سیمها بوده که با پیشرفتهای شکل گرفته در این حوزه مانند سیمهای پایه آهن )آلیاژ آهن(، این چالش نیز تا حد خوبی مرتفع شده است. در این پایاننامه، یک موتور سنکرون ابررسانا ??/? مگاوات و ??? دور بر دقیقه با سیم پیچ های میدان متشکل از سیمهای ابررسانای پایه آهن طراحی و مورد ?? آمپر بر میلیمتر مربع( و قیمت مناسب? مطالعه قرار گرفته است. سیم ابررسانای پایه آهن در قسمت میدان استفاده شده است که به دلیل مقادیر بحرانی زیاد )تا )کمتر از ?? دلار( پتانسیل رقابت در حوزه ماشینهای ابررسانا را افزایش میدهد. همچنین در این پایاننامه، روش طراحی موتور سنکرون ابررسانا و چگونگی پیش بینی میدانهای مغناطیسی در بخشهای مختلف موتور به همراه تحلیل چندفیزیکه انجام شده است. طراحی یک الکتروموتور ابعاد مختلفی داشته که نمیتوان تنها در صورت دریافت تاییدیه از تحلیل الکترومغناطیسی طراحی انجام شده را کامل و یا قابل اجرا دانست بنابراین، بررسی چندفیزیکه برای طراحی یک ماشین الکتریکی ضروری است. موتور ابررسانای طراحی شده در این پایاننامه به دلیل وجود برخی از تفاوت ها در ساختار و مواد استفاده شده در موتور، اهمیت انجام تحلیل چندفیزیکه را برای این موتور افزایش می دهد.
استفاده از سیمپیچهای مسی در قسمت آرمیچر سبب ایجاد منابع حرارتی با مقدار زیاد در این قسمت از الکتروموتور شده که میبایست قابلیت تحمل این حرارت در ساختار موتور و مواد جدید استفاده شده وجود داشته باشد. تحلیل حرارتی موتور سنکرون طراحی شده در این مطالعه انجام و نتایج بررسی ارائه شده است. نیروی اعمال شده بر دندانههای آرمیچر نیز به دلیل استفاده از ماده جدید نیاز به بررسی داشته بنابراین، معیار فون میزس در این بخش از موتور بررسی شد.
موتورهای سنکرون ابررسانا ??/? مگاوات ساخته شده با مواد ابررسانای دما بالا و موتور مشابه بازطراحی شده با ابررسانای دما پایین با موتور پیشنهادی مقایسه شده و در نهایت موتور سنکرون ابررسانای بهینه ای با هدف استفاده در سیستم پیشران کشتی ارائه شده که دارای راندمان بیش از %?? است. نتایج ارزیابیهای این موتور، مدل قابل قبولی را برای آن نشان می دهند.
واژه های کلیدی: موتور سنکرون ابررسانا، ابررسانا پایه آهن، روش اجزاء محدود، مقادیر بحرانی، تحلیل چندفیزیکه، سیستم پیشران کشتی