Петров Тимур Игоревич – ассистент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»
г. Казань
Timur I. Petrov
Kazan
: Синхронные двигатели с постоянными магнитами (СДПМ) находят все более широкое применение в разнообразных сферах использования электроприводов промышленных предприятий. Для каждого применения электропривода необходимо соблюдать конкретные технические требования, такие как, максимальный крутящий момент, допустимая температура нагрева электродвигателя и выполнение требуемых условий по прочностным характеристикам ротора и статора.
У СДПМ есть ряд преимуществ перед другими типами двигателей. Асинхронные двигатели выработали ресурс рациональной энергоэффективности, а синхронные двигатели более энергоэффективны без доработок. СДПМ имеют меньшие весогабаритные параметры, что позволяет использовать их в более широкой области применения, например, в бытовой технике, роботах и многих других приводах.
ЦЕЛЬ. Целью является разработка методики топологической комплексной оптимизации конструкции двигателя, базирующийся на генетическом алгоритме.
МЕТОДЫ. Метод генетического алгоритма более точен, чем традиционные аналитические методы, используемые при анализе машин переменного тока, и занимает меньше времени, чем обычная процедура проектирования методом проб и ошибок, основанная на методе конечных элементов. Главный критерий оптимизации - это увеличение крутящего момента при сохранении массы самого дорогого материала (постоянных магнитов), а важным моментом будет проверка полученной конструкции на термические и прочностные характеристики. Эта особенность важна для изготовления спроектированного двигателя на производстве.
РЕЗУЛЬТАТЫ. Программа на языке Python, которая позволила провести комплексную топологическую оптимизацию для рассматриваемого двигателя.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Представлена топологическая оптимизация, основанная на методе модификации конструкции ротора с использованием генетического алгоритма с дополнениями, необходимыми для корректной работы с синхронными двигателями.
Permanent magnet synchronous motors (PMSM) are widely used in various fields of application of electric drives of industrial enterprises. For each application of the electric drive, it is necessary to accept technical requirements, such as the maximum torque of the electric motor and the fulfillment of the required conditions for the strength characteristics of the rotor and stator.
PMSM has a number of advantages over other types of engines. Asynchronous motors have developed resource rational energy efficiency, while synchronous motors are more energy efficient without modifications. PMSM have smaller weight and size parameters, which allows them to be used in a wider field of application, for example, in household appliances, robots and many other drives.
TARGET. The aim is to develop a methodology for topological complex optimization of the engine design, based on a genetic algorithm.
METHODS. The genetic algorithm is more accurate than traditional analytical methods, the method used in the analysis of AC machines, takes less time than the usual trial and error design procedure based on the finite element method. The main optimization criterion is an increase in torque while maintaining the mass of the most expensive material (permanent magnets). This feature is important for the manufacture of a designed engine in production.
RESULTS. A program has been written in Python, which made it possible to carry out a comprehensive topological optimization for the engine under consideration.
CONCLUSION. Topological optimization based on the method of modifying the rotor design using a genetic algorithm with the additions necessary for correct operation with synchronous motors is presented.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.