طراحي بهينه يك موتور سنكرون مغناطيس دايم پنج فاز جهت كاربرد در سامانه هاي دريايي با استفاده از الگوريتم زنبور

Optimum Design of a Five-Phase Permanent Magnet Synchronous Motor for Naval Applications using Bees Algorithm

با توجه به مزاياي زياد موتورهاي چند فاز نسبت به موتورهاي سه فاز از قبيل: كاهش جريان هر فاز استاتور بدون نياز به كاهش ولتاژ، كاهش هارمونيك جريان لينك DC و همچنين افزايش قابليت اطمينان آن، استفاده از اين موتورها در سامانه هايي از قبيل سامانه هايي رانش دريايي، خودروهاي الكتريكي، سامانه هاي فضايي و ... رو به افزايش مي باشد. اين مقاله به تحليل و طراحي بهينه موتور سنكرون مغناطيس دايم پنج فاز جهت كاربرد در زير دريايي مي پردازد. براي اين منظور، موتور مزبور توسط الگوريتم بهينه سازي زنبور بهينه مي گردد تا كمترين حجم و وزن و همچنين بهترين مشخصات عملكردي را داشته باشد. سپس توسط نرم افزار Ansoft Maxwell كه بر مبناي تحليل اجزاي محدود مي باشد، موتور مزبور مجدداً طراحي، شبيه سازي كامپيوتري و اعتبارسنجي مي گردد، به صورتي كه اطلاعات لازم در مورد كميت و مشخصات عملكردي موتور را ارايه مي دهد. با انجام بهينه سازي در مقايسه با موتور طراحي شده به روش معمولي، تلفات كل بيش از 3 درصد كاهش و گشتاور بيش از 13 درصد افزايش يافت.

Multi-phase motors are increasingly used in electrical systems due to their benefits such as decreased current without decreasing voltage, decrease of DC link current and improved reliability. Major applications of such motors are naval systems, electric vehicles, spacecrafts and etc. besides, permanent magnet motors has gained researchers’ attention due to their simple design, high efficiency and power density, low volume and weight and minimum loss and noise.However, electrical motors companies are under pressure and they have to present devices with minimum financial charges. The first and the most important aspect in electrical machines design is to decrease the volume and weight and consequently improve their power density and efficiency. In other word, improvement is done by optimizing machines’ dimensions.This thesis presents design optimization of five-phase permanent magnet synchronous motors to use in underwater vehicles. For this purpose, motor is optimized using optimization Bees algorithm (BA) to have less volume and weight and best operational characteristics. Then, motor is simulated using Ansoft Maxwell which is based on finite element analysis. This software gives required information about performance of the motor. Finite element analysis is an accurate and valid method which is used extensively in analyzing such problems.