Optimalizace rotoru reluktančního motoru

Bc. Jan KASKA

Master's thesis

Optimization of rotor of reluctance motor

Abstract:

Diplomová práce se zabývá problémem tvarové a topologické optimalizace rotorů reluktančních strojů. Praktické části předchází obsáhlá rešerše. Zde je nejprve uvedeno obecnější rozčlenění z hlediska možných optimalizačních algoritmů, náhradních modelů a možností formalizace geometrie. Dále následují už přímo rozličné ukázky využití jednotlivých algoritmů a náhradních modelů v literatuře. V další části je popsán praktický problém, jehož úkolem je nahradit rotor asynchronního motoru rotorem reluktančním a tento rotor optimalizovat. Pro tento záměr je vytvořena metodika parametrizace geometrie rotoru a následně je definován matematický model problému. Jsou zde rozepsány řešené rovnice elektromagnetického pole a jsou zde uvedeny i další pomocné výpočty a statistické nástroje vhodné k posouzení kvality návrhů. Navazující část popisuje zvolený optimalizační algoritmus NSGA-II, princip jeho funkce a implementace do úlohy. V dalších částech je diskutován průběh a samotné výsledky optimalizace reluktančního rotoru. Nakonec je provedena i citlivostní analýza, pro nejlepší rotory vytvořeny výrobní výkresy a navržen praktický ověřovací experiment.

Abstract:

This thesis deals with shape and topology optimization of rotor for reluctance machine. In the first section the investigation of optimization algorithms, meta and surrogate models and methods of geometry formalization used in literature is done. The methods and algorithms are described and organized according to their functional properties. Then, the possible uses of these algorithms and methods on specific examples in the literature are shown. The following section presents a specific problem which is the replacement of asynchronous rotor by reluctance rotor following its shape optimization. For this purpose a method of parameterization of the rotor insulation barriers is created and in the next part the mathematical model of the problem is defined. This section describes the electromagnetic field equations, additional equations and statistical tools to determine the quality of rotor prototypes. The following section describes the chosen optimization algorithm NSGA-II, the principle of its function and its implementation into the optimization problem. Then the optimization process of reluctance rotor and its results are discussed. Finally, a sensitivity analysis is performed, production drawings for two best rotors are created and practical verification experiment is proposed.

Keywords

reluktanční stroj, optimalizace rotoru, NSGA-II, citlivostní analýza

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 5. 2019

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. David Pánek, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Electrical Engineering

Master programme / field:
Electrical Engineering and Informatics / Industrial Electronics and Electromechanical Engineering