Rotor of Wound Field Synchronous Machine(WFSM) 최적설계

설계 대상
설계요구사항
  • 성능 향상
    · Total torque
    · Torque ripple
  • 성능 조건 만족
    · Torque
    · Torque ripple
설계 문제 정식화
  • 설계변수
    · 3.0 mm ≤ width of the assisted-PM (h) ≤ 6.1 mm
    · 0 mm ≤ segment displacement (x) ≤ 1 mm
    · 0.7 mm ≤ segment distance (d) ≤ 1.1 mm
    · 0 mm ≤ parameter that define the rotor slot area (m) ≤ 4 mm
    · 3 mm ≤ parameter that define the rotor slot area (l) ≤ 6 mm
  • 목적함수
    · 최대화 Total average torque
    · 최소화 Torque ripple
  • 구속조건
    · Total average torque > 0.37 Nm
    · Torque ripple < 44.7%
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
    → 초기 모델 대비 Total average torque 약 31.6%, Torque ripple 약 3.0% 향상
    → 제안 모델 대비 Total average torque 약 12.0%, Torque ripple 약 35.1% 향상