Spoke type Interior Permanent Motor (SIPM) 최적설계

설계 대상
설계요구사항
  • 성능 향상
    · Cogging torque
    · Torque ripple
  • 성능 조건 만족
    · Torque constant
설계 문제 정식화
  • 설계변수
    · 0.3 ≤ Ratio of angle(=θ1/θ2) (X1) ≤ 1.0
    θ1 = Core angle between the magnets with same polarity
    θ2 = Core angle between the magnets with opposite polarity
    · 17 mm ≤ Height of flux barrier (X2) ≤ 20 mm
    · 4.62 mm ≤ Stator tooth shoe (X3) ≤ 4.75 mm
  • 목적함수
    · 최소화 Cogging torque
    · 최소화 Torque ripple
  • 구속조건
    · Torque constant > 1.1
해석 및 설계 소프트웨어 

  • 해석 : FEM
  • 설계 : PIAnO
최적설계 절차 

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

  • 목적함수의 가중치를 동일하게 설정한 후, 최적설계 수행
  • 모든 구속조건을 만족하는 최적설계안 도출
    → 초기모델 대비 Cogging torque 약 63.3%, Torque ripple 약 55.0% 향상
    → 제안모델 대비 Cogging torque 약 75.8%, Torque ripple 약 56.6% 향상