Algorytm optymalizacji struktury bezszczotkowego silnika prądu stałego z wykorzystaniem polowego modelu zjawisk

• Autorzy: Knypiński Ł.

Warianty tytułu

EN

Algorithm for the structure optimization of the permanent magnet brushless DC motor employing the finite element method

• Konferencja: Computer Applications in Electrical Engineering 2012 (23-24.04.2012; Poznań, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono koncepcję algorytmu optymalizacji wybranych parametrów obwodu magnetycznego bezszczotkowego silnika prądu stałego z zewnętrznym wirnikiem. Na podstawie algorytmu opracowano oprogramowanie w środowisku programistycznym Delphi. Oprogramowanie składa się z dwóch modułów: modułu do polowej symulacji zjawisk występujących w silnikach BLDC oraz programu optymalizacyjnego. Model matematyczny silnika zawiera równania pola elektromagnetycznego z uwzględnieniem nieliniowości materiałów ferromagnetycznych. Równania modelu maszyny sformułowano w oparciu o metodę elementów skończonych. Optymalizację parametrów silnika przeprowadzono przy użyciu algorytmu genetycznego. Rozpatrzono zadanie optymalizacji w którym, dla przyjętej stałej średnicy zewnętrznej stojana, zewnętrznego wirnika oraz długości pakietu maszyny optymalizowano obszar magnesów trwałych. Przedstawiono i omówiono wybrane wyniki obliczeń symulacyjnych i optymalizacyjnych.

EN

In the paper an idea of an algorithm and computer code for the structure optimization of the outer rotor permanent magnet brushless DC motor is presented. The software consists of two modules: a numerical model of the BLDC motor and an optimization solver. The mathematical model of the device includes the electromagnetic field equations with the nonlinearity of the magnetic core has been taken into account. The numerical implementation is based on the finite element method. For the optimization the genetic algorithm has been applied. The computer code has been elaborated using the Delphi environment. Selected results of the calculation and optimization are presented and discussed.

Słowa kluczowe

PL

bezszczotkowy silnik prądu stałego; algorytm genetyczny; algorytm optymalizacji

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering
• Rocznik: 2012
• Tom: No. 72
• Strony: 175--184
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Knypiński Ł.

• Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] Cros J., Viarouge P., Synthesis of high performance PM motors with concentrated windings, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 17, No. 2, pp. 1248-1253, 2002.
• [2] Chen J., Guo Y., Zhu J., Development of a high-speed permanent magnet brushless DC motor for driving embroidery machines, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 43, No. 11, pp. 4004 - 4009, 2007.
• [3] Grzymkowski R., Kaczmarek K., Kiełtyka S., Nowak I., Wybrane algorytmy optymalizacji. Algorytmy genetyczne. Algorytmy mrówkowe, Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice 2008.
• [4] Ishak D., Zhu Z.Q., Howe D., Comparison of PM brushless motors, having either all teeth or alternate teeth wound, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 21, No. 1, pp. 95- 103, 2006.
• [5] Knypiński Ł., Nowak L., Field-circuit simulation of the dynamics of the outer rotor permanent magnet brushless DC motor, COMPEL, vol. 30, No. 2, pp 929 - 940, 2011.
• [6] Knypiński Ł., Nowak L., Sujka P., Radziuk K., Application of a PSO algorithm for idnetyfication of Jiles-Atherton hysteresis model, Proceedings of VIII International Conference on Computation in Electromagnetics - CEM'2011, 11-14 April 2011, Wrocław, pp. 134-135.
• [7] Łukaniszyn M., Kowol M., Optymalizacja obwodu magnetycznego silnika reluktancyjnego modułowego z wirnikiem zewnętrznym, Proceedings of XLIII Internationa Symposium on Electrical Machines - SME 2007, 2 - 5 July 2007, Poznań, pp. 191-194.
• [8] Nowak L., Knypiński Ł., Optimization of the electromagnetic devices using genetic algorithm, Computer Applications in Electrical Engineering, Published by Institute of Electrical Engineering and Electronics, Poznań University of Technology, Poznań, pp. 103-116, 2008.
• [9] Nowak L., Modele polowe przetworników elektromechanicznych w stanach nieustalonych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 1999.
• [10] Radziuk K., Magnetyczne układy regulacji i stabilizacji płożenia. Symulacja połowa stanów pracy, Rozprawa doktorska, Politechnika Poznańska, Poznań 2009.
• [11] Szeląg W., Analiza stanów pracy i synteza silników synchronicznych magnetoelektrycznych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 1998.
• [12] Sadowski N., Lefévre Y., Lajoie-Mazenec M., Cros J., Finite element torque calculation in electrical machines while considering the movement, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 28, No. 2, pp. 1410-1413, 1992.
• [13] Shi X., Le Menach Y., Ducreux J., Piriou F., Comparasion of slip surfach and moving band techniques for modeling movement in 3D with FEM, COMPEL, Vol. 25, No. l, pp. 17-30, 2006.
• [14] Siostrzonek T., Bezczujnikowy układ napędowy z bezszczotkowym silnikiem prądu stałego z magnesami trwałymi (BLPMDCM) sterowany sygnałem proporcjonalnym do modułu prądu źródła, Rozprawa doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków 2008.
• [15] Stachowiak D., Edge element analysis of brushless motors with inhomogeneously magnetized permanent magnets, COMPEL, vol. 23, No. 4, pp. 1119-1128, 2004.
• [16] Wróbel K., Tomczewski K., Łukaniszyn M., Wpływ sposobu optymalizacji na poziom pulsacji momentu przełączalnego silnika reluktancyjnego w pełnym zakresie pracy, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, Nr 62, Studia i Materiały nr 28, 2008.
• [17] Wojciechowski R., Mendrela E., Demenko A., Magnetic field and toque in permanent magnet slot-less brushless motor with twin cylindrical rotor, Electrical Review, No. 12, pp. 246-251, 2009.