Permanent Magnet-Assisted Synchronous Reluctance Machine (PMA-SynRM) 최적설계

설계요구사항
  • 성능 향상
    · Average torque
    · Torque ripple
    · Reluctance and magnetic torque max point angle difference
설계 문제 정식화
  • 설계변수
    · 1 mm ≤ Length of magnet1 (X1) ≤ 5 mm
    · 1 mm ≤ Length of magnet2 (X2) ≤ 6 mm
    · 7 deg. ≤ Angle between magnet1 and magnet2 (𝜃1) ≤ 15 deg.
    · 7 deg. ≤ Angle between magnet2 and magnet3 (𝜃2) ≤ 15 deg.
    · 12 deg. ≤ Angle between magnet3 and flux barrier1 (𝜃3) ≤ 30 deg.
  • 목적함수
    · 최대화 Average torque
    · 최소화 Torque ripple
    · 최소화 Reluctance and magnetic torque max point angle difference
  • 구속조건
    · Average torque > 0.280 N·m
    · Torque ripple < 79.7%
    · Reluctance and magnetic torque max point angle difference < 10 deg.
해석 및 설계 소프트웨어 

  • 해석 : JMAG
  • 설계 : PIAnO
최적설계 절차 

  1. 자동화 후, 실험계획법 수행
  2. 실험계획법 데이터를 이용하여 메타모델 생성
  3. 메타모델 기반 최적설계 수행
최적설계 결과 

  • 모든 목적함수의 가중치를 동일하게 설정한 후, 최적설계 수행
  • 모든 구속조건을 만족하는 최적설계안 도출
    → 초기모델 대비 Average torque 약 11.5%, Torque ripple 약 28.3% 향상
    → 제안모델 대비 Average torque 약 3.9%, Torque ripple 약 28.5% 향상
    → Angle difference의 경우, 구속조건을 만족하는 범위에서 제안모델 대비 3 deg. 증가
  • 최적설계 결과에 대해 Prototype을 제작하여 시험 수행
    FEM 모델의 정확성 검증