طراحي بهينه موتور آهن‌رباي دایم با هدف افزايش چگالي گشتاور در کاربرد فلایویل: طراحي، تحليل المان محدود و ساخت
محورهای موضوعی : مهندسی برق و کامپیوترامید صفدرزاده 1 , حسین ترکمن 2 , محمد مهدوی فخر 3
1 - دانشگاه شهید بهشتی
2 - دانشگاه شهید بهشتی
3 - دانشگاه شهید بهشتی
کلید واژه: طراحي موتور آهن‌رباي دایمبهينه‌سازيالگوريتم ازدحام ذراتتحليل المان محدودچگالي گشتاور بيشينه,
چکیده مقاله :
طراحي بهينه موتورهاي الکتريکي به دليل وجود پارامترهاي طراحي مکانيکي، الکتريکي و مغناطيسي يک مسأله پيچيده بهينه‌سازي تلقي مي‌شود، اگرچه اخيراً به واسطه به کارگيري روش‌هاي بهينه‌سازي هوشمند قابل حصول شده است. در اين مقاله طراحي بهينه موتور آهن‌رباي دایم بدون جاروبک رتور خارجي براي کاربرد در ذخيره‌ساز فلایویل با استفاده از الگوريتم ازدحام ذرات (PSO) به منظور دستيابي به چگالي گشتاور بيشينه در یک بازه سرعت انجام گرفته است. ابتدا معادلات طراحي موتور که مورد استفاده توابع ارزيابي الگوريتم مي‌باشند ارائه شده‌اند و سپس روند پياده‌سازي الگوريتم براي بهينه‌سازي موتور با تابع هدف چگالي گشتاور تشريح شده است. روند بهينه‌سازي تابع به همراه تعريف محدوديت‌هاي طراحي و مقادير اوليه پارامترهاي موتور به طراحي بهينه ابعاد آن منجر شده است. نتايج طراحي و بهينه‌سازي با استفاده از روش آناليز المان محدود (FEA) مورد ارزيابي قرار گرفته و پارامترهای عملکردی ماشين محاسبه و تحليل شده‌اند. در نهايت مدل ساخته‌شده موتور به همراه نتايج عملي ارائه شده که نشان‌دهنده کاربردي‌بودن الگوریتم پيشنهادشده مي‌باشد.
Optimum design of electrical motors may be considered as a complex optimization problem due to the wide variety of mechanical, electrical, electromagnetics parameters, although recently it can be accomplished utilizing heuristic optimization algorithms. In this paper optimum design of an out-runner PM BLDC motor for flywheel energy storage applications is performed. The optimization utilized particle swarm optimization (PSO) algorithm to achieve maximum torque density. Accordingly, the motor design equations are employed in the fitness function of the algorithm. Based on the random initial values and respecting the designs constraints, the optimum design is achieved. Effectiveness of the algorithm results are verified by finite element analysis (FEA) and motor operating parameters are obtained and analyzed. Finally, the prototype of the motor is fabricated and experimental results are demonstrated to show the applicability of the model and analysis.