27651

طراحي و بهينه‌سازي چند فيزيكي موتور سنكرون آهن‌ربا دائم از نوع داخلي (IPMSM) براي كاربرد دينامومتر

كارشناسي ارشد

مهندسي برق- الكترونيك قدرت و ماشين‌هاي الكتريكي

1399

1401/10/3

ابوالفضل واحدي

مهندسي برق

در اين پايان‌نامه طراحي اوليه موتور سنكرون آهن‌ربا دائم داخلي براي كاربرد دينامومتري بر اساس توابع هدف مورد نياز براي اين كاربرد مانند: توليد گشتاور حداكثري بالا، نوسانات گشتاور پايين، اينرسي كم ، گشتاور دندانه¬اي كم و مشخصات مكانيكي مناسب، متناسب با انتخاب مواد آهن¬ربا دائم و آهن¬ربا نرم و همچنين انتخاب شكل مناسب موانع شار در روتور انجام شده است. سپس تحليل الكتريكي مانند: پديده مغناطيس زدايي و تاثير دما بر مغناطيس زدايي آهن¬ربا براي طرح اوليه ارائه شده است. سپس در اين پايان‌نامه، در دو مرحله با اضافه كردن بريدگي در قسمت پل آهن¬ربا هر قطب، اريب¬سازي استاتور و انتخاب Phase Advance مناسب، مشخصات مكانيكي و الكتريكي موتور بهبود يافته و در نهايت با اتخاذ روش بهينه¬سازي مناسب رفتار الكتريكي و مكانيكي موتور براي كاربرد دينامومتر بهبود يافته است. در اين پايان‌نامه به علت تعدد توابع از مدل بهينه¬سازي چند هدفه استفاده شده است. در قدم بعدي به علت تعدد متغير¬هاي بهينه¬سازي، روش مدل جايگزين با استفاده از روش kriging Anisotropic اتخاذ شده است. در مرحله بعد با استفاده از الگوريتم بهينه¬سازي ازدحام ذرات، طراحي¬هاي مناسب براي اين كاربرد مطرح شده و در نهايت در اين پايان‌نامه با ارائه يك مسئله بهينه¬سازي تك هدفه كه شامل تمام توابع مذكور مي¬باشد بهينه¬سازي را ساده¬تر نموده و بر اساس ضرايب وزني مناسب، طراحي بهينه انتخاب شده است.

1401/10/14

Design and multi-physics optimization of interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) for dynamometer application

12/24/2023 12:00:00 AM

Nowadays, with industrial loads becoming more complex, the need for alternating dynamometers to simulate industrial loads in order to test and check electric machines is increasing. As a result, the design and optimization of the electric motor is very important for the use of the test table. The motor of the test table must have electrical characteristics such as low torque ripple, high efficiency, and suitable maximum torque. Also, due to the use of this motor in measuring applications, it must have optimal mechanical characteristics such as low displacement in the radial direction, low tension, high safety factor, noise, and vibration. Therefore, designing an electric motor with high specifications is critical for the use of the test bench. The preliminary design has been done according to the selection of permanent magnet materials as well as soft magnets and the selection of the appropriate shape of the flux barriers in the rotor. Then, the electrical analysis for the proposed design, such as the phenomenon of demagnetization and the effect of temperature on magnet demagnetization, has been investigated. Then, in two-step, by adding a notch in the magnet bridge part of each pole, stator skewing and selecting Phase Advance suitable, the mechanical and electrical characteristics of the motor are improved and finally, by adopting a suitable optimization method for the electrical and mechanical behavior of the motor for dynamometer application are improved. Due to the multiplicity of functions, the multi-objective optimization model has been used. In the next step, due to the multiplicity of optimization variables, the surrogate model method using the Anisotropic kriging method is adopted. In the next step, suitable designs for this application are presented by using the particle swarm optimization algorithm, and finally, by providing a single-objective optimization problem that includes all the mentioned functions, the optimization is simplified. And based on weight coefficients, the optimal design is chosen.

موتور سنكرون آهن¬ربا دائم از نوع داخلي , بهينه¬سازي چند فيزيكي , دينامومتر , ميز تست , الگوريتم ازدحام ذرات , مدل جايگزين , ارتعاش

Interior Permanent Magnet Synchronous Motor (IPMSM) , Multi-Physics Optimization (MFO) , dynamometer , test bench , particle swarm algorithm (PSO) , Surrogate Model , vibration

Ali Amini

Dr. Vahedi