Návrh a optimalizace ferity asistovaného vysokomomentového synchronního reluktančního motoru
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Vysokomomentový asistovaný synchronní reluktanční motor může být, soudě podle nízkého počtu publikovaných článků, stále považován za relativně málo prozkoumané téma výzkumu. Tato ale i další výhody, jako nízká výrobní cena a vysoká hustota výkonu poutají pozornost výzkumných pracovníků. Navzdory tomu, že tento druh motoru je zajímavější z pohledu konvenčních nebo vysokootáčkových aplikací, tak se i trakční aplikace dostávají do popředí s tím, jak jsou objevovány vlastnosti tohoto motoru. Tato práce se zaměřuje na návrh tohoto typu motoru pro pohon lodi, který je navržen aby dosahoval vysokého momentu při nízkých otáčkách. Aplikace je definována výkonem 55 kW při 150 otáčkách za minutu a použitím levných feritových magnetů s cílem nízké ceny motoru. Návrh motoru je úzce propojen s optimalizačními algoritmy aby bylo dosaženo co nejlepšího výkonu v daném objemu stroje. Navzdory tomu, že návrh samotný je velice zajímavým tématem, tak práce deklaruje další teze, které jsou rovněž zajímavé a důležité. Vzhledem k tomu, že je práce zaměřena i na optimalizaci, tak prvním cílem práce je porovnání různých optimalizačních metod. V této práci jsou nejenom že různé druhy optimalizačních algoritmů, samoorganizující migrující algoritmus a genetický algoritmus, porovnány, ale jsou zde porovnány i různé optimalizační metody. Metoda založená na definování preferenčního vektoru a ideální multi-objektivní metody jsou v rovněž v této práci srovnány. Tyto algoritmy jsou srovnány v případě více optimalizovaných parametrů. Dalším scénářem pro porovnání ideálních multi-objektivních algoritmů je ten s menším počtem parametrů. Posledním cílem práce je laboratorní měření navrženého optimalizovaného stroje, které rovněž představuje další set výzev v této práci, které jsou diskutovány v poslední kapitole této práce.
The high-torque assisted synchronous reluctance machine could be still considered, based on the relatively low amount of publications, as a rather unknown area of research. This and other main advantages, such as low manufacturing cost and a higher torque density of this machine type are driving researchers interest. Even though this machine type has become more interesting in the conventional or high-speed applications, the area of traction applications is slowly getting forward as the machine capabilities are discovered. This thesis is serving just this purpose of developing the ship propulsion driving motor, that is capable of sustaining the high-torque at low-speed. The application is defined by the 55 kW at 150 rpm using the low- cost ferrite magnets aiming to lower the cost. The design will be closely tied with optimization algorithms to deliver the best possible performance in the given volume. However the design challenge being difficult task on its own, the thesis is declaring other goals within, that are still very interesting and important. Since the optimization is included in the design process, the first goal, concluding from the given topic is to compare various optimization methods. Not only the two different optimization algorithms, self-organizing migrating algorithm and genetic algorithm, will be compared in the thesis, but even two multi-objective optimization approaches will be compared as well. The preference based vector and ideal multi-objective optimization techniques comparison will be demonstrated in one optimization scenario with a higher amount of optimized parameters. Other demonstrated goal within the thesis is the comparison of ideal multi-objective optimization with a lower number of parameters. The last goal will be the measurement of the designed and optimized machine, that introduced variety of challenges itself and all of them will be discussed within the last chapter.
The high-torque assisted synchronous reluctance machine could be still considered, based on the relatively low amount of publications, as a rather unknown area of research. This and other main advantages, such as low manufacturing cost and a higher torque density of this machine type are driving researchers interest. Even though this machine type has become more interesting in the conventional or high-speed applications, the area of traction applications is slowly getting forward as the machine capabilities are discovered. This thesis is serving just this purpose of developing the ship propulsion driving motor, that is capable of sustaining the high-torque at low-speed. The application is defined by the 55 kW at 150 rpm using the low- cost ferrite magnets aiming to lower the cost. The design will be closely tied with optimization algorithms to deliver the best possible performance in the given volume. However the design challenge being difficult task on its own, the thesis is declaring other goals within, that are still very interesting and important. Since the optimization is included in the design process, the first goal, concluding from the given topic is to compare various optimization methods. Not only the two different optimization algorithms, self-organizing migrating algorithm and genetic algorithm, will be compared in the thesis, but even two multi-objective optimization approaches will be compared as well. The preference based vector and ideal multi-objective optimization techniques comparison will be demonstrated in one optimization scenario with a higher amount of optimized parameters. Other demonstrated goal within the thesis is the comparison of ideal multi-objective optimization with a lower number of parameters. The last goal will be the measurement of the designed and optimized machine, that introduced variety of challenges itself and all of them will be discussed within the last chapter.
Description
Keywords
Stroj na střídavý proud, nízkootáčkový pohon, synchronní motor, motor s permanentními magnety, analýza konečných prvků, elektrický design, výroba, optimalizace, genetický algoritmus, AC machine, Low-speed drive, Synchronous motors, Permanent magnet machine, Finite element analysis, Electrical design, Manufacturing, Optimization, Genetic algorithm
Citation
KNEBL, L. Návrh a optimalizace ferity asistovaného vysokomomentového synchronního reluktančního motoru [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2022.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
prof. RNDr. Vladimír Aubrecht, CSc. (předseda)
prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jiří Drápela, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Pavol Rafajdus, PhD. - oponent (člen)
Ing. Jiří Dušek, Ph.D. - oponent (člen)
Date of acceptance
2022-03-02
Defence
V rámci obhajoby doktorand seznámil komisi s výsledky své disertační práce, včetně vlastních přínosů. Po skončení prezentace doktoranda jeho školitel, doc. Vítek seznámil přítomné se svým hodnocením celého průběhu studia. Následovala diskuse k dotazům a připomínkám oponentů. Poté ve veřejné diskusi vystoupili s dotazy/připomínkami k disertační práci prof. Drápela, prof. Aubrecht, Mgr. Kloc, doc. Grepl. Písemný záznam dotazů je přílohou protokolu. Všechny dotazy oponentů i v rámci veřejné diskuse byly doktorandem správně vypořádány. V neveřejné diskusi a po tajném hlasování komise konstatovala, že doktorand splnil podmínky par. 47 odst. 4 Zákona o vysokých školách č. 111/98 a lze mu tedy udělit titul doktor - Ph.D. Za zmínku stojí skutečnost, že doktorand odevzdal svoji disertační práci do konce řádné doby prezenčního studia.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení