Σχεδίαση και βελτιστοποίηση σύγχρονου κινητήρα μονίμων μαγνητών

Δαρδαμάνης, Λάμπρος; Dardamanis, Lampros

dc.contributor.author	Δαρδαμάνης, Λάμπρος	el
dc.contributor.author	Dardamanis, Lampros	en
dc.date.accessioned	2016-06-03T12:22:52Z
dc.date.available	2016-06-03T12:22:52Z
dc.date.issued	2016-06-03
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42614
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.11966
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Κινητήρες μονίμων μαγνητών	el
dc.subject	Απόδοση	el
dc.subject	Επίδοση	el
dc.subject	Συγκεντρωμένα τυλίγματα κλασματικού βήματος	el
dc.subject	Τυλίγματα απλής και διπλής στρώσης	el
dc.subject	Επιφανειακοί μόνιμοι μαγνήτες	el
dc.subject	Παραμετροποιημένη σχεδίαση	el
dc.subject	Ανάλυση μεταβατικών φαινομένων	el
dc.subject	Προσομοίωση ηλεκτρικής μηχανής	el
dc.subject	Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων	el
dc.subject	Ανάλυση ευαισθησίας παραμέτρων	el
dc.subject	Πολυκριτηριακή βελτιστοποίηση γεωμετρίας	el
dc.subject	Permanent magnet synchronous motor (PMSM)	en
dc.subject	Efficiency	en
dc.subject	Performance	en
dc.subject	Concentrated fractional slot windings	en
dc.subject	Single and double layer concentrated windings	en
dc.subject	Surface permanent magnet rotor	en
dc.subject	Parametric design	en
dc.subject	Transient phenomena analysis	en
dc.subject	Simulation of electrical machine	en
dc.subject	Finite element method	en
dc.subject	Sensitivity analysis technique	en
dc.subject	Multi-criteria optimization	en
dc.title	Σχεδίαση και βελτιστοποίηση σύγχρονου κινητήρα μονίμων μαγνητών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Σχεδίαση ηλεκτρικών μηχανών	el
heal.classification	Ηλεκτρικές μηχανές	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/82141454a18e4198212661c8197ad4b72a7b3adb
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-03-29
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη σχεδίαση ενός σύγχρονου ηλεκτρικού κινητήρα μονίμων μαγνητών, με αντικειμενικό σκοπό την επίτευξη της επιθυμητής επίδοσης του κινητήρα βελτιώνοντας σημαντικά τον συντελεστή απόδοσης, την ποιότητα ισχύος, την κυμάτωση της ροπής, το μέγιστο ρεύμα τριφασικού βραχυκυκλώματος, τo κατασκευαστικό κόστος και το βάρος του κινητήρα. Επιπλέον, βασικό σκοπό αποτελεί η δημιουργία μιας ολοκληρωμένης μεθοδολογίας μέσω της οποίας μπορεί να σχεδιαστεί ηλεκτρικός κινητήρας μονίμων μαγνητών βασισμένος στις προδιαγραφές της εκάστοτε εφαρμογής. Αρχικά, πραγματοποιείται μια σύντομη περιγραφή των διαφορετικών ειδών ηλεκτρικών κινητήρων μονίμων μαγνητών καθώς και οι εφαρμογές στις οποίες συναντώνται. Κατόπιν αυτού διερευνώνται οι προδιαγραφές του προς μελέτη κινητήρα και προσδιορίζονται τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά που κρίνονται καταλληλότερα για την εφαρμογή αυτή. Η μέθοδος προκαταρκτικής σχεδίασης ηλεκτρικών κινητήρων που παρουσιάζεται στην συνέχεια, βασίζεται στη μελέτη των ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων που λαμβάνουν χώρα κατά τη λειτουργία μιας ηλεκτρικής μηχανής. Για την κατανόηση της μεθοδολογίας σχεδίασης, οι θεωρητικές αρχές που διέπουν την διαδικασία αυτή καθώς και τα φαινόμενα που επηρεάζουν την απόδοση και την επίδοση του κινητήρα περιγράφονται εκτενώς. Ακολούθως πραγματοποιείται θεωρητική διερεύνηση των εξισώσεων που διέπουν το δυναμικό μοντέλο της σύγχρονης μηχανής μονίμων μαγνητών. Με την χρήση του μοντέλου αυτού πραγματοποιήθηκε ανάλυση διαφόρων μεταβατικών φαινομένων που παρουσιάζονται σε έναν ηλεκτρικό κινητήρα και αξιολόγηση αυτών για κάθε μία από τις διαμορφώσεις που μελετήθηκαν. Έχοντας αναλύσει θεωρητικά πληθώρα διαμορφώσεων διερευνάται η πλεονεκτικότερη ανάμεσα σε πολλούς διαφορετικούς συνδυασμούς πόλων/αυλάκων με συγκεντρωμένα τυλίγματα στάτη απλής και διπλής στρώσης. Η οριστική σχεδίαση επιτυγχάνεται με την εφαρμογή της μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων για την επίλυση των εξισώσεων του μαγνητικού πεδίου, σε συνδυασμό με την ανάλυση ευαισθησίας των τριών επικρατέστερων διαμορφώσεων, σε 8 γεωμετρικές παραμέτρους του κινητήρα. Βάσει της επίπτωσης στη λειτουργική συμπεριφορά των χαρακτηριστικών μεγεθών του κινητήρα δημιουργήθηκαν κατάλληλες αντικειμενικές συναρτήσεις και μέσω της διεπαφής λογισμικού πεπερασμένων στοιχείων (FEA) πραγματοποιήθηκε η βελτιστοποίηση του κινητήρα. Ακολουθώντας την παραπάνω διαδικασία επιλέχθηκε η καλύτερη συμβιβαστική λύση για την τελική διαμόρφωση της γεωμετρίας του κινητήρα. Τέλος, η επιλεχθείσα διαμόρφωση αναλύθηκε εκτενώς σε τρία διαφορετικά σημεία λειτουργίας.	el
heal.abstract	The present diploma thesis undertakes the design and optimization procedure of a synchronous, permanent-magnet, electric motor. The main objective is to achieve the desirable machine performance while, on one hand, improving the motor’s efficiency and power quality and, on the other hand, minimizing manufacturing costs and overall weight. A basic objective is the development of a complete methodology for designing a synchronous permanent-magnet electric motor, adapted to the specifications of each application. Initially is presented a short description of the different types of permanent magnet motors and their use in several applications. Afterwards, the specifications of the motor are examined and the geometric configurations which are suitable for this application are defined. The preliminary design methodology of electrical motors presented in this thesis, is based on the study of the electromagnetic phenomena that take place during the operation of an electric motor. The theoretical principles of this procedure, as well as the phenomena that influence the efficiency and the performance of the electrical motor, are thoroughly and extensively presented, in order to better illustrate the design methodology. Subsequently, a theoretical analysis of the equations of the synchronous, permanent-magnet machine dynamic model is undertaken. Based on this model, the various transient phenomena of an electric motor are analyzed and evaluated in order to enable that all motor components meet the specified technical standards. Having analysed numerous geometrical configurations, the favored configuration is sought among many potential poles/slots combinations of single and double layer concentrated windings. The final design stage is implemented by using the finite element method in combination with the sensitivity analysis techniques on eight geometrical parameters of the motor. Based on the impact on operating characteristics of every technical parameter of the machine, aggregated objective functions were developed and by using the application programming interface (API) of the finite element analysis software, motor optimization has been performed. Following the aforementioned procedure, the optimal solution for the final configuration of the motor geometry has been selected. Finally, the selected configuration has been thoroughly analyzed for three alternative loading conditions.	en
heal.advisorName	Κλαδάς, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Μανιάς, Στέφανος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Κλαδάς, Αντώνιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	171 σ.
heal.fullTextAvailability	true