Σχεδιασμός κινητήρα με δρομέα πολλαπλών μονίμων μαγνητών για ηλεκτρικό όχημα

Ράπτη, Αναστασία; Rapti, Anastasia

dc.contributor.author	Ράπτη, Αναστασία	el
dc.contributor.author	Rapti, Anastasia	en
dc.date.accessioned	2020-10-16T10:21:58Z
dc.date.available	2020-10-16T10:21:58Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51478
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19176
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	Βαθμός απόδοσης	el
dc.subject	Παραμετροποιημένη σχεδίαση	el
dc.subject	Προσομοίωση μαγνητικού πεδίου	el
dc.subject	Πολυκριτιριακή βελτιστοποίηση	el
dc.subject	Permanent magnet motor	en
dc.subject	Efficiency	en
dc.subject	Parameterized design	en
dc.subject	Multicriteria geometry optimization	en
dc.subject	Magnetic field simulation	en
dc.title	Σχεδιασμός κινητήρα με δρομέα πολλαπλών μονίμων μαγνητών για ηλεκτρικό όχημα	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ηλεκτρικές μηχανές	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-12-18
heal.abstract	Η παρούσα εργασία επιχειρεί τη σχεδίαση ενός κινητήρα μονίμων μαγνητών για εφαρμογές ηλεκτρικών οχημάτων εφαρμόζοντας τεχνικές βελτιστοποίησης γεωμετρίας με κύριο κριτήριο τη μείωση των απωλειών. Σκοπός είναι η επίτευξη της επιθυμητής επίδοσης με κατά το δυνατόν αυξημένη απόδοση του κινητήρα και ταυτόχρονη μείωση της κυμάτωσης της ροπής. Επιπλέον κεντρικό στόχο αποτελεί η δημιουργία μίας ολοκληρωμένης μεθοδολογίας μέσω της οποίας μπορεί να σχεδιαστεί ένας κινητήρας μονίμων μαγνητών βασισμένος στις προδιαγραφές της εκάστοτε εφαρμογής. Συγκεκριμένα η εργασία περιλαμβάνει τα εξής στάδια: προκαταρκτική σχεδίαση με κλασσικές εξισώσεις, στη συνέχεια οριστική σχεδίαση μέσω ανάπτυξης κατάλληλου παραμετροποιημένου μοντέλου προσομοίωσης, το οποίο επιτρέπει βελτιστοποίηση της γεωμετρίας του και επιλογή της προτεινόμενης διαμόρφωσης μετά από σχολιασμό - σύγκριση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν. Αρχικά επιχειρείται εισαγωγική επισκόπηση των συστημάτων ηλεκτρικής κίνησης με αναφορά στα διάφορα είδη μηχανών που χρησιμοποιούνται. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στους σύγχρονους κινητήρες καθώς στην κατηγορία αυτή ανήκει ο κινητήρας δρομέα μονίμων μαγνητών που μελετάται στη συνέχεια. Περιγράφονται εκτενώς οι διαδικασίες που υιοθετήθηκαν κατά την προκαταρκτική σχεδίαση προκειμένου να προσδιοριστούν τα κύρια χαρακτηριστικά διαμόρφωσης του κινητήρα. Μετά την προκαταρκτική σχεδίαση πραγματοποιείται η οριστική σχεδίαση της μηχανής χρησιμοποιώντας παραμετρική μεταβολή των γεωμετρικών χαρακτηριστικών της. Αφού επιλεγεί η αρχική γεωμετρία περιγράφεται η διαδικασία της πεδιακής ανάλυσης με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων για το μαγνητοστατικό πρόβλημα που εξετάζεται. Μέσω των αποτελεσμάτων που προκύπτουν για τα κύρια στοιχεία λειτουργίας που συμβάλλουν στη συνάρτηση κόστους επιλέγεται ο προτεινόμενος κινητήρας της παρούσας εργασίας. Τα στοιχεία αυτά είναι η μηχανική ισχύς και η αντίστοιχη ροπή, η κυμάτωση ροπής, οι απώλειες, ο βαθμός απόδοσης, η ηλεκτρεγερτική δύναμη και η αρμονική της παραμόρφωση. Στο τελικό στάδιο βελτιστοποίησης της γεωμετρίας της μηχανής θεωρήθηκαν εναλλακτικές ανταγωνιστικές διαμορφώσεις δρομέα πολλαπλών μονίμων μαγνητών. Η προτεινόμενη γεωμετρία προέκυψε χρησιμοποιώντας τεχνικές πολυκριτιριακής βελτιστοποίησης γεωμετρίας με μέτωπα Pareto προκειμένου να επιτευχθεί κατάλληλος συμβιβασμός μεταξύ των κριτηρίων που συμβάλλουν στην αντικειμενική συνάρτηση κόστους. Στη μεθοδολογία που αναπτύχθηκε χρησιμοποιήθηκαν το λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων FEMM, το λογισμικό MATLAB καθώς και το λογισμικό βελτιστοποίησης HEEDS.	el
heal.abstract	The present thesis undertakes the design of a permanent magnet motor for electric vehicle applications by applying geometry optimization techniques with main criterion reducetion of losses. The purpose is to achieve the specified performance in conjuction with reduced losses and torque ripple. In addition, a key goal is to create an integrated methodology enabling permanent magnet motor design based on the specifications of a particular application. Specifically, the thesis is developed including the following steps: a preliminary design stage based on classical formulae is followed by a final design stage based on the development of an appropriate parameterized simulation model, enabling geometry optimization and selection of the proposed configuration through analysis - comparison of the results obtained. In a first step an overview of electric drive systems and various types of motors implemented is presented. Particular emphasis is given to synchronous motors as the permanent magnet motor studied belongs to this category. The procedures used during the preliminary design stage to select the main motor dimensions are described in detail. The preliminary design stage is followed by the final design stage of the machine based on parametric implementation its geometrical features. Once the initial geometry has been determined, the field analysis procedure is described based on the finite element method for the magnetostatic problem considered. The results of this process for the basic operating characteristics contributing in the cost function enable determination of the motor configuration proposed. These elements are mechanical power and respective torque, torque ripple, losses, efficiency, electromotive force and its harmonic distortion. At the final optimization stage of this thesis, alternative competitive multi permanent magnet rotor topologies have been considered. The final configuration proposed has been derived by adopting appropriate multicriteria Pareto Front techniques in order to achieve convenient compromise amongst criteria contributing in the objective cost function. The developed methodology implements the finite element software FEMM, the software MATLAB and the optimization software HEEDS.	en
heal.advisorName	Κλαδάς, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Αντωνόπουλος, Αντώνιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	114 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false