وجود جاروبك در سينكرو باعث ايجاد نويز و اغتشاش در سيگنال خروجي شده و از دقت سينكرو مي كاهد دقت پايين سينكروها باعث شده تا در مقايسه با انكودر ها نتوان از آنها در كاربردهاي كنترلي دقيق استفاده نمود در اين تحقيق طرحي جديد براي سينكر و ارائه شده كه در آن سيم پيچ ثانويه بر روي استاتور قرار مي گيرد و جاروبك حذف مي گردد به اين ترتيب با حذف جاروبك والتبع افزايش دقت آن مي توان از آن در كاربردهايي نظير كنترل موقعيت كنترل موقعيت دقيق و سيستم هاي سرو كنترل استفاده نمود در اين طرح شار مغناطيسي به گونه اي خاص رد داخل روتور جريان مي بيابد و باعث القا ولتاژ در سيم پيچ ثانويه مي گردد اين طرح مستلزم آن است كه ورق هاي روتور به ورت دو تكه ساخته مي شوند براي استاتور از سيم پيچي سينوسي متمركز استفاده شده تعداد دور دقيق هر يك از كلاف از روش حذف هارمونيك دلخواه محاسبه گرديده است اين سينكرو ابتدا به كمك نرم افزار اجزا محدود طراحي و تحليل شده است سپس بر اساس پارامتر هاي طراحي سينكرو مورد نظر ساخته شده و تست گرديد است تست به دو صورت تكي و زوجي انجام شده و نتايج حاصل از هر دو تست تائيد كننده ايده اصلي و همچنين مفاهيم تئوري مي باشد

با توسعه و گسترش شبكه هاي قدرت الكتريكي سطح اتصال كوتاه اين شبكه ها افزايش يافته و به كليدهاي قدرت قوي تري جهت قطع جريان اتصال كوتاه احتياج مي باشد. كليدهاي قدرت معمولا بسيار گران قيمت بوده و تعويض كليدهاي قدرت موجود در شبكه هزينه هاي بسيار بالايي را در پي دارد. يكي از راه حل هاي رفع اين مشكل استفاده از محدودكننده هاي جريان خطا (Fault Current Limiters) مي باشد. محدود كننده هاي جريان خطا تجهيزاتي هستند كه در حالت كار عادي شبكه امپدانس كمي از خود نشان داده و افت ولتاژي ايجاد نمي كنند. اما بلافاصله بعد از بروز اتصال كوتاه امپدانس آنها به طور ناگهاني افزايش يافته و جريان خطا را محدود مي كنند به طوري كه كليدهاي قدرت توانايي قطع جريان را خواهند داشت. تجهيزاتي كه تاكنون در زمينه محدودسازهاي جريان خطا ارائه شده است عبارتند از مقاومت هاي ابررسانا، راكتورهاي سري، ادواتFACTS، PTC، محدودكننده هاي تشديد سري و محدود كننده هاي IS. اكثر اين تجهيزات بسيار گران قيمت بوده و مقرون به صرفه نمي باشد. راكتورهاي سري نيز اين عيب را دارند كه راكتانس آن ها ثابت است و در حالت كاركرد عادي شبكه نيز امپدانس بزرگي را ايجاد كرده و باعث افت ولتاژ در شبكه مي گردند. در اين اختراع طرح يك راكتور سري متغير با هسته هوايي ‌ارائه شده است كه قادر است جريان خطا را به خوبي محدود كند. اين راكتور در حالت كار عادي شبكه امپدانس كمي دارد و بلافاصله پس از بروز اتصال كوتاه به صورت اتوماتيك امپدانس آن افزايش يافته و جريان خطا را محدود مي كند. اين راكتور از دو سيم پيچ تشكيل شده كه يكي در داخل ديگري قرار دارد. نحوه پيچش اين دو سيم پيچ در جهت عكس يكديگر است و باعث مي گردد به دليل تزويج منفي امپدانس يكديگر را خنثي نمايند. بنابراين در حالت عادي امپدانس كلي راكتور بسيار كوچك است. بر اثر بروز اتصال كوتاه جريان شديدي از راكتور عبور مي كند و نيروي تدافعي شديدي به دو سيم پيچ به وجود مي آيد و باعث مي گردد در زمان بسيار ناچيزي دو سيم پيچ از هم دور شوند. علت ايجاد چنين نيرويي اين است كه چون ميدان ناشي از دو سيم پيچ در خلاف جهت هم هستند همانند دو آهن رباي همنام به يكديگر نيروي تدافعي وارد مي كنند. با دور شدن دو سيم پيچ از يكديگر تزويج منفي بين آن ها از بين رفته و امپدانس كلي راكتور به طور چشمگيري افزايش مي يابد. دو سيم پيچ بر روي سازه اي قرار گرفته اند و بين دو سيم پيچ يك فنر قرار داده شده است. وجود فنر باعث مي گردد پس از رفع اتصال كوتاه و صفر شدن جريان و از بين رفتن نيروهاي تدافعي دو سيم پيچ به محل قبلي خود بازگردند و آماده عملكرد مجدد در صورت بروز اتصال كوتاه شوند. مزيت اين راكتور اين است كه به صورت كاملا اتوماتيك عمل كرده و نيازي به هيچ گونه سنسور جريان و يا عملگري جهت جابجا شدن ندارد.

با توسعه و گسترش شبكه هاي قدرت الكتريكي سطح اتصال كوتاه اين شبكه ها افزايش يافته و به كليدهاي قدرت قوي تري جهت قطع جريان اتصال كوتاه احتياج مي باشد. كليدهاي قدرت معمولا بسيار گران قيمت بوده و تعويض كليدهاي قدرت موجود در شبكه هزينه هاي بسيار بالايي را در پي دارد. يكي از راه حل هاي رفع اين مشكل استفاده از محدودكننده هاي جريان خطا (Fault Current Limiters) مي باشد. محدود كننده هاي جريان خطا تجهيزاتي هستند كه در حالت كار عادي شبكه امپدانس كمي از خود نشان داده و افت ولتاژي ايجاد نمي كنند. اما بلافاصله بعد از بروز اتصال كوتاه امپدانس آنها به طور ناگهاني افزايش يافته و جريان خطا را محدود مي كنند به طوري كه كليدهاي قدرت توانايي قطع جريان را خواهند داشت. تجهيزاتي كه تاكنون در زمينه محدودسازهاي جريان خطا ارائه شده است عبارتند از مقاومت هاي ابررسانا، راكتورهاي سري، ادواتFACTS، PTC، محدودكننده هاي تشديد سري و محدود كننده هاي IS. اكثر اين تجهيزات بسيار گران قيمت بوده و مقرون به صرفه نمي باشد. راكتورهاي سري نيز اين عيب را دارند كه راكتانس آن ها ثابت است و در حالت كاركرد عادي شبكه نيز امپدانس بزرگي را ايجاد كرده و باعث افت ولتاژ در شبكه مي گردند. در اين اختراع طرح يك راكتور سري متغير با هسته هوايي ‌ارائه شده است كه قادر است جريان خطا را به خوبي محدود كند. اين راكتور در حالت كار عادي شبكه امپدانس كمي دارد و بلافاصله پس از بروز اتصال كوتاه به صورت اتوماتيك امپدانس آن افزايش يافته و جريان خطا را محدود مي كند. اين راكتور از چند جفت سيم پيچ كه يكي در داخل ديگري قرار داشته و بر روي دو حلقه سوارند تشكيل شده است. تمام سيم پيچ با يكديگر سري هستند. در حالت عادي و قبل از بروز اتصال كوتاه جهت پيچش سيم پيچ هاي داخلي عكس سيم پيچ هاي بيروني است. بنابراين اندوكتانس متقابل زوج سيم پيچ منفي شده و خاصيت سلفي يكديگر را تضعيف كنند. در نتيجه اين راكتور در حالت عادي راكتانس كوچكي دارد. از طرف ديگر جهت پيچش هر زوج سيم پيچ نيز مخالف زوج سيم پيچ مجاور آن مي باشد. با بروز اتصال كوتاه جريان بسيار شديدي از سيم پيچ ها مي گذزد و باعث مي شود نيروي تدافعي شديدي بين سيم پيچ ها به وجود بيايد. علت به وجود آمدن چنين نيرويي اين است كه جهت ميدان حاصل از سيم پيچ داخلي و بيروني در خلاف جهت هم بوده و همانند دو آهن رباي هم نام به يكديگر نيروي تدافعي وارد مي كنند. اين نيرو باعث دور شدن سريع سيم پيچ هاي متحرك از سيم پيچ هاي ساكن شده و باعث چرخش كل مجموعه مي گردد. هنگامي كه مجموعه به اندازه يك گام جابجا شود سيم پيچ هاي داخلي در داخل سيم پيچ هاي بيروني مجاور خود كه هم جهت باهم هستند قرار مي گيرند. بنابراين كل سيم پيچ هاي داخلي و بيروني از حالت تزويج منفي به تزويج مثبت تغيير وضعيت داده و اندوكتانس راكتور به طور چشمگيري افزايش مي يابد.

در اين اختراع، يك سيستم كنترل موقعيت براي موتور سنكرون مغناطيس دائم جهت كنترل دقيق موقيعت تلسكوپ طراحي و ساخته شده است. جهت حذف خطاهاي مكانيكي و دستيابي به دقت بالا، موتور مورد نظر بدون گيربكس بوده و مستقيماً به بار متصل ميگردد. جهت كنترل موتور از روش كنترل جهت دار شار (FOC) استفاده شده و جهت كليدزني اينورتر از روش مدولاسيون فضاي برداري (SVPWM) كه قادر است علاوه بر كنترل ولتاژ و فركانس فاز را نيز كنترل كند استفاده شده است. براي سنجش دقيق زاويه از يك انكودر بسيار دقيق استفاده شده و در ميان پردازشگرهاي مختلف، پردازشگر ARM كه علاوه بر دقت و سرعت بالا، قيمت مناسبي نيز دارد بكار گرفته شده است. در اين اختراع جهت دستيابي به كنترل دقيق موقعيت، از ضرايب كنترلي متغير استفاده شده است. به اين صورت كه در هر لحظه بر اساس ميزان خطاي موقعيت و با استفاده از قواعد منطقي ضرايب خاصي به كنترل كننده اختصاص داده شده تا موتور علاوه بر رفتار مناسب در خطاهاي زياد، دقت بسيار بالايي نيز در خطاهاي كم داشته باشد. نتايج تئوري و عملي نشان ميدهد سيستم كنترل مذكور قادر است موتور را با دقت بسيار بالايي برابر با 001/0 درجه كنترل كند.

در اين اختراع، به طراحي بهينه و ساخت يك نمونه موتور سنكرون آهن رباي دائم درايو مستقيم (بدون گيربكس) توخالي جهت استفاده در سيستم كنترل موقيعت تلسكوپ پرداخته شده است. جهت طراحي موتور ابتدا ساختار مناسبي از نظر تعداد قطب و شيار، براي موتور انتخاب شده و سپس با استفاده از نرم‌افزار اجزا محدود Maxwell، به طراحي بهينه شكل آهن‌ربا كه تعيين كننده‌ترين پارامتر موتور است، پرداخته شده است. هدف از طراحي بهينه آهن‌ربا، دست‌يابي به كمترين گشتاور دندانه، كمترين ريپل گشتاور و همچنين سينوسي‌ترين نيروي ضد‌محركه الكتريكي كه لازمه حركت يكنواخت موتور و كنترل دقيق موقعيت است ميباشد. ساير پارامتر‌هاي ابعادي موتور، بر اساس محدوديت‌هاي موجود و همچنين سرعت و گشتاور مورد نظر، طراحي ‌گرديده است. پس از طراحي و تحليل كامل، موتور مورد نظر ساخته شده و مورد تست قرار گرفته است. دو عدد بلبرينگ دقيق با لقي بسيار كوچك براي موتور در نظر گرفته شده تا خطاهاي مكانيكي به كمترين مقدار برسد. جهت سنجش موقعيت نيز يك عدد انكودر بسيار دقيق بر روي موتور تعبيه شده است. تست هاي عملي مختلفي بر روي موتور انجام شده است. نتايج حاصل از اندازه گيري، به مقادير شبيه‌سازي نزديك بوده و طراحي انجام شده را تائيد مي‌كند.

با توسعه و گسترش شبكه هاي قدرت الكتريكي سطح اتصال كوتاه اين شبكه ها افزايش يافته و به كليدهاي قدرت قوي تري جهت قطع جريان اتصال كوتاه احتياج مي باشد. كليدهاي قدرت معمولا بسيار گران قيمت بوده و تعويض آن ها هزينه هاي بسيار بالايي را در پي دارد. يكي از راه حل هاي رفع اين مشكل استفاده از محدودكننده هاي جريان خطا (Fault Current Limiters) مي باشد. محدود كننده‌هاي جريان خطا تجهيزاتي هستند كه در حالت كار عادي شبكه امپدانس كمي از خود نشان داده و افت ولتاژي ايجاد نمي‌كنند. اما بلافاصله بعد از بروز اتصال كوتاه امپدانس آنها به طور ناگهاني افزايش يافته و جريان خطا را محدود مي كنند به طوري كه كليدهاي قدرت توانايي قطع جريان را خواهند داشت. تجهيزاتي كه تاكنون در زمينه محدودسازهاي جريان خطا ارائه شده است عبارتند از مقاومت هاي ابررسانا، راكتورهاي سري، ادواتFACTS، PTC، محدودكننده هاي تشديد سري و محدود كننده هاي IS. اكثر اين تجهيزات بسيار گران قيمت بوده و مقرون به صرفه نمي باشد. راكتورهاي سري نيز اين عيب را دارند كه راكتانس آنها ثابت است و در حالت كاركرد عادي شبكه امپدانس بزرگي را ايجاد كرده و باعث افت ولتاژ در شبكه مي گردند. در اين اختراع طرح يك راكتور سري متغير با هسته هوايي ‌ارائه شده است كه قادر است جريان خطا را به خوبي محدود كند. اين راكتور در حالت كار عادي شبكه امپدانس كمي دارد و بلافاصله پس از بروز اتصال كوتاه به صورت اتوماتيك امپدانس آن افزايش يافته و جريان خطا را محدود مي كند. اين راكتور از دو سيم پيچ تشكيل شده كه يكي در داخل ديگري قرار دارد. سيم پيچ داخلي بر روي محوري قرار داشته و قابليت چرخش دارد. نحوه پيچش اين دو سيم پيچ در جهت عكس يكديگر است و باعث مي گردد به دليل تزويج منفي امپدانس يكديگر را خنثي نمايند. بنابراين در حالت عادي امپدانس كلي راكتور بسيار كوچك است. بر اثر بروز اتصال كوتاه جريان شديدي از راكتور عبور مي كند و نيروي تدافعي شديدي به دو سيم پيچ به وجود مي آيد و باعث مي گردد در زمان بسيار ناچيزي سيم پيچ داخلي به اندازه 180 درجه چرخيده و هم جهت با سيم پيچ بيروني شود. علت ايجاد چنين نيرويي اين است كه چون ميدان ناشي از دو سيم پيچ در خلاف جهت يكديگر است همانند دو آهن رباي همنام به يكديگر نيروي تدافعي وارد مي كنند. با چرخيدن سيم پيچ داخلي به اندازه 180 درجه تزويج منفي بين دو سيم پيچ از بين رفته و تبديل به تزويج مثبت مي گردد. بنابراين امپدانس كلي راكتور به طور چشمگيري افزايش مي يابد. به سيم پيچ داخلي به يك فنر پيچشي متصل شده است. وجود فنر باعث مي گردد پس از رفع اتصال كوتاه و صفر شدن جريان و از بين رفتن نيروهاي تدافعي سيم پيچ داخلي به محل قبلي خود بازگردد و آماده عملكرد مجدد در صورت بروز اتصال كوتاه شود. مزيت اين راكتور اين است كه به صورت كاملا اتوماتيك عمل كرده و نيازي به هيچ گونه سنسور جرياني جهت تشخيص اتصال كوتاه و يا عملگري جهت چرخيدن ندارد.

در اين اختراع، يك نمونه موتور سنكرون مغناطيس دائم معكوس گرد با چگالي توان بالا جهت استفاده در سامانه هاي دريايي به صورت بهينه، طراحي و ساخته شده است. در سامانه هاي شناور جهت حفظ تعادل لازم است از موتورهاي معكوس گرد يعني موتورهايي كه هم استاتور و هم روتور قابليت چرخش داشته و در خلاف جهت يكديگر مي چرخند استفاده شود. به دليل محدوديت فضا و نيز عدم تبادل حرارتي موتور با محيط، موتور طراحي شده بايد ضمن داشتن چگالي توان بالا، راندمان بالايي نيز داشته باشد. براي اين منظور ابتدا ساختار مناسبي از نظر خاصيت معكوس گردي، نوع روتور و سيم پيچي براي موتور انتخاب شده و سپس با استفاده از معادلات الكترومغناطيسي حاكم بر موتور و به كارگيري الگوريتم ژنتيك، ابعاد بهينه موتور با هدف افزايش چگالي توان محاسبه شده است. علاوه بر اين ملاحظاتي نيز جهت افزايش بازده در نظر گرفته شده است. به منظور تأييد طراحي، نتايج به دست آمده از فرآيند بهينه سازي توسط نرم افزار تحليل اجزاي محدود Maxwell شبيه سازي و مورد ارزيابي قرار گرفته است. در نهايت با استفاده از نتايج طراحي، يك نمونه موتور ساخته شده و مورد تست قرار گرفته است. نتايج حاصل از اندازه گيري به مقادير شبيه سازي نزديك بوده و طراحي انجام شده را تأييد مي‌كند.

خلاصه اختراع موتورهاي آهن ربايي خود راه انداز با قراردادن آهنربا در داخل روتور موتورهاي القايي ساخته شده و جايگزين مناسبي براي اين موتورها مي باشند. موتورهاي LSPM داراي بازده بالا، ضريب توان بالا و چگالي توان بالايي هستند اما مشكلات و معايبي نيز دارند. به كار بردن آهنربا در داخل روتور باعث مي شود به هنگام راه اندازي اولا ميدان ناشي از آن با ميدان گردان استاتور درگير شده و ايجاد گشتاورهاي نوساني نمايد و ثانيآ اين ميدان باعث القا ولتاژ در داخل سيم بندي استاتور شده و ايجاد گشتاور ترمز نمايد. اين گشتاور ترمز باعث شده است گشتاور راه اندازي اين موتورها كوچك شده و به كاربردهايي مانند فن محدود گردد. هرچه آهنرباي مورد استفاده قوي تر باشد عملكرد موتور در حالت دائم بهتر مي شود - بازده و ضريب توان - اما باعث افزايش گشتاور ترمز و در نتيجه عملكرد گذراي ضعيف موتور مي گردد. جهت افزايش گشتاور راه اندازي موتور مي توان مقاومت ميله هاي روتور را بزرگتر انتخاب نمود اما اين كار باعث مي شود لغزش نامي موتور افزايش يافته و موتور به سرعت سنكرون نرسد. مشاهده مي شود گشتاور راه اندازي، عملكرد حالت دائم و قابليت سنكرون شدن اين موتورها به نوعي در تضاد با يكديگر عمل مي كنند و نمي توان به طور همزمان هر سه مورد را بهبود داد. در اين اختراع طرحي ارائه شده است كه قادر است بر تمام مشكلات موتور فايق آمده و به طور همزمان گشتاور راه اندازي، عملكرد حالت دائم و قابليت سنكرون شدن را بهبود دهد. در اين طرح با استفاده از سيم بندي مناسب براي استاتور از تكنيك تغيير تعداد قطب موتور در راه اندازي استفاده شده است. به عنوان مثال براي يك موتور چهار قطب، موتور به صورت دو قطب راه اندازي شده و به هنگام عبور از سرعت سنكرون به كمك يك كليد گريز از مركز به حالت چهار قطب تغيير كرده و به كار خود در سرعت سنكرون ادامه مي دهد. بدين ترتيب مشكل سنكرون شدن موتور حل مي گردد. علاوه بر اين راه اندازي موتور به صورت دو قطب باعث خنثي شدن اثر مغناطيسي آهنرباها شده و درنتيجه گشتاور ترمز و همچنين گشتاورهاي نوساني موتور در راه اندازي حذف مي گردد. بنابراين گشتاور راه اندازي موتور افزايش يافته و موتور بسيار نرم و بدون هيچ گونه نوسان و لرزشي راه اندازي مي گردد. از طرفي با توجه به اينكه گشتاور ترمز حذف مي گردد ديگر محدوديتي در انتخاب آهن رباي قويتر براي موتور وجود ندارد و مي توان آن را به منظور بهبود عملكرد حالت دائم موتور تا جاي ممكن قوي انتخاب نمود.

انكودر‌هاي نوري و مغناطيسي حساسيت زيادي به شرايط محيطي و خطاهاي نصب داشته و داراي عمر پايين‌تري نسبت به زاويه‌سنج‌هاي الكتريكي مانند ريزالور‌ها و سينكرو‌ها مي‌باشند. از طرفي وجود جاروبك در سينكرو و ريزالور‌ها باعث ايجاد نويز و اغتشاش در سيگنال خروجي شده و از دقت آن مي‌كاهد. دقت پايين زاويه‌سنج‌هاي الكتريكي باعث شده تا در مقايسه با انكودرها نتوان از آنها در كاربردهاي كنترلي دقيق استفاده نمود. در اين اختراع سينكرو زاويه‌سنج از استاتور، روتور و ياتاقان و محفظه محافظ تشكيل شده است. استاتور از ورقه‌هاي به هم چسبيده E در شيارهاي بدنه و روتور از ورقه‌هاي I كه براي حذف هارمونيك هاي مزاحم با زاويه‌ي خاصي در كنار يكديگر قرار گرفته‌اند تشكيل شده است. درسينكرو حاضر، سيم‌پيچ ثانويه بر روي استاتور قرار گرفته و جاروبك حذف مي‌گردد. با حذف جاروبك همراه با شبيه‌سازي و بهينه‌سازي نرم افزاري عملكرد سينكرو، دقت سينكرو افزايش يافته است به گونه‌اي كه مي‌توان از آن در كاربردهايي نظير كنترل موقعيت دقيق و سيستم‌هاي سروو كنترل استفاده نمود. همچنين روتور به صورت توخالي ساخته شده است به گونه‌اي كه علاوه بر بالا بردن قابليت طراحي سيستم در اندازه‌هاي مختلف، با اتصال مستقيم اين زاويه‌سنج به محور خروجي دستگاه‌هاي در اندازه متوسط و بزرگ اين امكان را فراهم مي‌نمايد كه علاوه بر حذف خطاهاي بكلش و الاستيك ناشي از اتصال غير مستقيم موقعيت‌سنج به محور خروجي بتوان هادي‌هاي سيستم كنترل محور‌هاي مختلف و يا لوله‌هاي پايپينگ را از داخل آن عبور داد.