Moteur sans balai : Couple Cogging réduisant au minimum

Le couple Cogging est un effet indésirable qui empêche la rotation sans heurt du rotor et des résultats dans le bruit. Dans cet exemple, OptiNet est employé avec MagNet afin de réduire au minimum le couple cogging en changeant un certain nombre de paramètres géométriques tout en mettant à jour un certain couple de vissage.

Le rotor et le stator utilisent une structure stratifiée et il y a quatre aimants permanents sur le rotor, chacun magnétisés pour alterner entre le nord et des sud.

Résultats

Clic l'image pour voir la version pleine grandeur

En utilisant des conditions limites périodiques, modélisez seulement un quart du moteur est possible. La solution de champ magnétique est obtenue en utilisant le 2d solutionneur magnetostatique dans MagNet. Pour les buts du couple cogging, elle est assez pour résoudre le problème avec le rotor au-dessus d'une envergure de 15 degrés.

Cette figure montre le traçage de flux pour deux positions de rotor (à 0 degrés. et 15 degrés.). La simulation de champ magnétique est exécutée pour 16 positions différentes de 0 degrés. à 15 degrés. dans les incréments de 1 degré.

Clic l'image pour voir la version pleine grandeur

Variables : La géométrie du moteur est définie a basé sur les paramètres représentés sur cette figure. Le paramètre MH est la taille d'aimant, l'AG est la largeur de l'intervalle d'air, TFA est la cornière de face de dent et le TH est la taille de dent. Dans OptiNet, une valeur minimum et maximum pour chacun variable est indiquée. OptiNet recherche alors dans cette marge pour trouver la conception optima.

Clic l'image pour voir la version pleine grandeur

Fonction objective : Le couple cogging maximum au-dessus d'une envergure de 15 degrés est défini car la fonction objective et le but est de réduire au minimum cette quantité. Dans OptiNet, il est possible d'utiliser n'importe quelle quantité obtenue à partir de MagNet -- dans ce cas-ci, le couple -- et utilisez-le comme fonction objective.

Cliquez l'image pour voir la version normale

Contraintes : Il y a une contrainte dans cette optimisation, et c'est-à-dire, le couple de vissage devrait être mis à jour à une certaine valeur.

Dans MagNet, il est possible d'utiliser le paramétrage pour le courant de enroulement de stator de sorte que le système résolve automatiquement au courant zéro et avec le courant en fonction de la position de rotor, tout dans une mise en marche. La volonté d'OptiNet obtiennent alors le couple cogging et les valeurs de couple de vissage directement de MagNet.

Clic l'image pour voir la version pleine grandeur

Graphique des variables : Pour chaque itération du procédé d'optimisation, OptiNet met à jour et affiche les changements (sous forme de graphiques) pour le but, les variables, les objectifs, et les contraintes -- ces graphiques sont affichés à la page de progrès. Dans cet exemple, chacun des quatre graphiques des variables est mis à jour pendant qu'OptiNet trouve une conception neuve.

Clic l'image pour voir la version pleine grandeur

Résultats : OptiNet produit un état pour chaque passage d'optimisation. Dans cet état, les conceptions qui satisfont les contraintes sont montrées dans la commande qu'elles sont améliorées. L'utilisateur peut visualiser chaque conception individuellement. L'état prouve également au temps qu'il a pris pour obtenir à la conception améliorée. Les valeurs de toutes variables et de la fonction d'optimisation sont affichées dans cet état pour chaque itération. Les valeurs de chaque paramètre peuvent être examinées pour déterminer la sensibilité de la conception à ce paramètre particulier.

Clic l'image pour voir la version pleine grandeur

Conception initiale : Dans la conception initiale que l'écrit par l'utilisateur à OptiNet, le couple cogging au-dessus d'une envergure de 15 degrés a été prévue et est montré dans cette figure.

Clic l'image pour voir la version pleine grandeur

Conception finale : La conception finale qu'OptiNet produit après s'être mis en marche pendant 12850 secondes (environ 3.5 heures) sur un AMD Athlon XP2800+ (processeur de 2.08 gigahertz) est montré dans cette figure. Comme peut être vu, le couple cogging a été réduit sensiblement. Naturellement, l'utilisateur peut examiner des conceptions améliorées précédentes. Dans ce cas-ci, le couple cogging avait chuté de manière significative pendant les 20 premières minutes du procédé d'optimisation et pendant le temps restant OptiNet a essayé de trouver davantage d'amélioration.

Dans OptiNet, il est possible d'arrêter la solution à différents points, d'examiner la conception et de relancer le procédé d'optimisation, pour d'autres améliorations.