Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM) for Electric Vehicles(EVs) 최적설계1

설계요구사항
  • 성능 향상
    · Average torque
    · Total harmonic distortion(THD) of the back electromotive force(EMF)
  • 성능 조건 만족
    · Efficiency
    · Torque ripple
설계 문제 정식화
  • 설계변수
    · 130° ≤ Inner angle between permanent magnets (DV1) ≤ 142°
    · 1mm ≤ Rib thickness (DV2) ≤ 2mm
  • 목적함수
    · 최대화 Average torque
    · 최소화 THD of the Back EMF
  • 구속조건
    · Efficiency ≥ 91.43%
    · Torque ripple ≤ 10%
해석 및 설계 소프트웨어 

  • 해석 : Maxwell
  • 설계 : PIAnO
최적설계 절차 

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

  • 두 목적함수의 가중치를 동일하게 설정한 , 최적설계 수행
  • 모든 구속조건을 만족하는 최적설계안 도출
    →초기모델 대비 Average torqu는 약 2.3% 향상되었으나 THD of the Back EMF는 약 0.06% 악화
  • 최적설계안에서 확인해석 결과, MLP 모델의 최대 상대오차는0.55% MLP 모델의 정확성 입증

  • Average torque 가중치 0.3, THD of the Back EMF 가중치를 0.7 변경하여 최적설계 재수행
  • 메타모델 예측값 결과, 모든 구속조건을 만족하면서 두 목적함수를 모두 향상시킨 최적설계안 도출
    → 초기모델 대비 Average torque 약 0.4%, THD of the Back EMF 약 0.9% 향상