Abstract
Uneven distribution of permanent magnets (PM) is an effective way to minimize the cogging torques of PM motors. In this paper a novel and efficient finite element method (FEM) is proposed to calculate the cogging torque of PM motors when the PM distribution is uneven. With the proposed algorithm, the computing time required to solving the cogging torque problem is significantly reduced to only 0.06% of that required by using general FEM. Because of the significant reduction in computing time on performance computation of PM motors, it now becomes feasible to use genetic algorithm (GA) to optimize the distribution of the PMs and hence minimizing the cogging torque of the motor
چکیده
توزیع نابرابر آهنرباهای دائم (PM) یک روش موثر برای حداقل کردن گشتاورهای دندانهای موتورهای PM است. در این مقاله، یک روش المان محدود (FEM) موثر و نوین برای محاسبه ی گشتاور دندانه ای موتورهای PM در زمانی که توزیع PM نابرابر است، پیشنهاد شده است. با الگوریتم پیشنهادی، زمان محاسبه ی لازم برای حل مساله ی گشتاور دندانه ای توسط FEM معمولی، به طور قابل ملاحظه ای به تنها 06/0 % کاهش یافت. به دلیل کاهش قابل توجه زمان محاسبه ی کارایی موتورهای PM، امروزه استفاده از الگوریتم ژنتیک (GA) برای بهینه سازی توزیع PMها و در نتیجه حداقل کردن گشتاور دندانه ای موتور، امکان پذیر شده است.
-1مقدمه
موتورهای آهنربای دائم (PM) به طور گستردهای در کاربردهای صنعتی استفاده می شوند. گشتاور دندانه ای ذاتا یک ویژگی طبیعی موتورهای PM است که به دلیل ساختارهای هندسی قطب آنها است. به دلیل اینکه گشتاورهای دندانه ای کارایی راه اندازی موتورها را کاهش داده و نویز و لرزش مکانیکی تولید می کنند، کاهش گشتاور دندانه ای در موتورهای PM مهم است. همان طور که در شکل 1 نشان داده شده، استفاده از توزیع نابرابر PM یکی از راههای ممکن برای کاهش گشتاورهای دندانه ای موتورهای PM است. به هر حال تعیین دقیق اینکه باید هر کدام از آهنرباها چگونه و کجا جابجا شوند، ضروری است. به طور معمول ارزیابی گشتاور دندانه ای هر طرح با استفاده از روش المان محدود معمولی (FEM) یک تا دو ساعت زمان میبرد و اکثر روشهای بهینه سازی باید قبل از رسیدن به جواب بهینه، تابع هدف را چند صد بار اجرا کنند که چندین ماه زمان برای بهینه کردن کارایی موتورهای PM لازم است. برای کاهش گشتاوره ای دندانه ای توسط توزیع نابرابر PM در مطالعات بهینه سازی، لازم است زمان محاسبه جهت ارزیابی گشتاور دندانه ای کاهش یابد. زمان محاسبه ی الگوریتم پیشنهادی تنها 06/0% زمان لازم برای FEM معمولی است. با استفاده از FEM پیشنهادی، استفاده از الگوریتم ژنتیک (GA) برای بهینه سازی توزیع PM و در نتیجه حداقل کردن گشتاور دندانه ای امکان پذیر است…