Transcript DISC MOTOR DESIGN FOR ELECTRIC VEHICLE Дизајн на дисков мотор за електрично возило проф.

DISC MOTOR DESIGN FOR ELECTRIC VEHICLE
Дизајн на дисков мотор за
електрично возило
проф. д-р Гога Цветковски
Универзитет Св. Кирил и Методиј – Скопје
Факултет за електротехника и информациски технологии
Конференција за поголема електромобилност и Експо на електрични возила
Скопје 18. септември 2015
1/21
Дизајн на дисков мотор за електрично возило
Содржина
• Вовед во проблематиката на електричните
возила
• Приказ на предложената концепција
• Процедура на проектирање на дисковиот мотор
• Оптимално проектирање на дисковиот мотор со
помош на генетски алгоритам
• Споредбена анализа на прототипот и
оптимално проектираниот дисков мотор
2/21
Вовед во проблематиката на електричните возила
• Историски развој на ЕВ
– 1859 патентиран првиот оловен акумулатор
– 1884 изработен првиот автомобил во Лондон
– 1900 година во САД 40% од автомобилите биле погонети од
пареа, 38% биле електрични, а 22% биле напојувани со бензин
– Потоа настапила ерата на моторите со внатрешно согорување
– Драстичен пораст на CO2 во воздухот предизвикува нов импулс
за развој на ЕВ и целата технологија околу нив
– Голем број на ентузијасти и вљубеници во ЕВ градат сопствени
модели и конфигурации на ЕВ
– Денес секоја компанија за возила развива свое ЕВ како резултат
на далеку подобрите карактеристики на експлоатација
3/21
Вовед во проблематиката на електричните возила
• Видови на погонски системи кај ЕВ
4/21
Вовед во проблематиката на електричните возила
• Видови на погонски системи кај ЕВ
5/21
Приказ на предложената концепција
• Приказ на новото решение на ЕВ со дисков мотор
1. Clean Vehicle Technology
2. Electric Vehicles for Energy Efficient Emission Free Transport
6/21
Процедура на проектирање на дисковиот мотор
• Изглед на дисковиот синхрон мотор со перманентни магнети
М=54 Nm при 750 min-1@50 Hz, 2 статори и 1 централен
ротор, 36 канали на статор и 8 закосени ПМ на роторот
изработени од NdFeB сo Br=1.17 T и Hc=-883 kA/m.
7/21
Процедура на проектирање на дисковиот мотор
•
Генетски алгоритам како метод за
оптимизација на процесот на проектирање
– Селекција
– Репродукција
– Вкрстување (0,85)
– Мутација (0,07)
– Број на генерации 15000
– Број на хромозоми 20
Initialisation
Initial Population
Fitness
Average Fitness
STOP
Fitness Scaling
Selection
Reproduction
Crossover
Mutation
New Generation
8/21
Процедура на проектирање на дисковиот мотор
• При ова оптимално проекирање на дисковиот мотор следниве
големини се избрани како променливи при оптимизацијата:
–
–
–
–
–
–
–
внатрешен радиус на статорите и ПМ Rv
надворешен радиус на статорите и ПМ Rn
агол на опфат на ПМ αm
аксијална дебелина на ПМ lm
боздушен зјај g
напречен пресек на проводникот dcu
ширина на статорскиот канал bso
9/21
Процедура на проектирање на дисковиот мотор
• Коефициентот на полезно дејство е усвоен како целна функција на
оптималното проектирање
M  m
 
M  m  PCu  PFe  Ps
10/21
Процедура на проектирање на дисковиот мотор
• Константни влезни податоци
Опис
Параметри
Вредност
Момент
T (Nm)
54
Влезен напон
Uph (V)
181
Број на фази
Nph
3
Реманентна магнетна индукција на ПМ
Br (T)
1,17
Nm
8
Z
36
Bmbi (T)
 1,7
Bmst (T)
 1,7
Специфична тежина на ПМ
rPM (kg/m3)
7400
Специфична тежина на роторското Fe
rrot (kg/m3)
7850
Специфична тежина на бакарот
rCu (kg/m3)
8930
Број на ПМ
Број на заби на статорот
Максимална вредност на магнетната
индукција во статорскиот јарем
Максимална вредност на магнетната
индукција во статорските заби
11/21
Процедура на проектирање на дисковиот мотор
• Гранични услови и резултати од оптимизацијата
Долна
граница
Горна
граница
Прототип
Rv (m)
0,070
0,074
0,072
αm (/)
0,6
0,73
0,6646
lm (m)
0,009
0,011
0,01
g (m)
0,0018
0,0022
0,002
Rn (m)
0,128
0,138
0,133
dcu (m)
0,001
0,0014
0,001
bso (m)
0,007
0,009
0,008
Параметар
Параметар
Прототип
ГА решение
Rv (m)
0,072
0,070
αm (/)
0,6646
0,726
lm (m)
0,01
0,011
g (m)
0,002
0,0018
Rn (m)
0,133
0,135
dcu (m)
0,001
0,0014
bso (m)
0,008
Целна функција
0,8319
0,00837
12/21
0,8633
Процедура на проектирање на дисковиот мотор
• Резултати од оптимизацијата
0,864
[/]
0,863
0,861
0,0730
0,138
0,0725
0,137
0,86
Rn
0,0720
0,136
0,859
0,0715
0,858
0,857
0,0710
0,134
0,0705
Rv
Rn [m]
0,135
Rv [m ]
Koeficient na polezno dejstvo
0,862
0,133
0,0700
0,856
1
15000
0,132
0,0695
Broj na generaci i
0,131
0,0690
0,0685
0,130
15000
1
Broj na generaci i
13/21
Споредбена анализа на прототипот и оптимално
проектираниот дисков мотор
• Резултати од оптимизацијата
0,012
lm
0,01
0,0024
m
0,008
0,72

0,0016
0,7
dpr [m ]
dpr
0,004
0,68
 m [/]
0,006
lm [m]
0,74
 [m]
bk [m]
bk
0,002
0,0008
0,66
0
1
Broj na generaci i
0,64
15000
0
0,62
1
Broj na generaci i
15000
14/21
Споредбена анализа
Параметар
Прототип
ГА решение
Rv (m)
0,072
0,070
αm (/)
0,6646
0,726
lm (m)
0,01
0,011
g (m)
0,002
0,0018
Rn (m)
0,133
0,135
dcu (m)
0,001
0,0014
bso (m)
0,008
0,00837
Целна функција
0,8319
0,8633
0,0005018
0,0003397
hsj (m)
0,014
0,016
hk (m)
0,016
0,023
13
11
Rf (Ω)
1,514
0,672
Bg (T)
0,694
0,758
Bsj (T)
1,71
1,7
PCu (W)
345,4
153,9
PFe (W)
15,038
21,11
Vpm (m3)
Ws (нав.)
15/21
Споредбена анализа на прототипот и оптимално
проектираниот дисков мотор
• Моделирање на дисковиот мотор во софтверскиот пакет FEMM
16/21
Споредбена анализа на прототипот и оптимално
проектираниот дисков мотор
• Моделирање на дисковиот мотор во софтверскиот пакет FEMM
17/21
Споредбена анализа на прототипот и оптимално
проектираниот дисков мотор
• Моделирање на дисковиот мотор во софтверскиот пакет FEMM
18/21
Споредбена анализа на прототипот и оптимално
проектираниот дисков мотор
•
Распределба на магнетното поле за прототипот за третиот слој при
празен ôд
19/21
Споредбена анализа на прототипот и оптимално
проектираниот дисков мотор
•
Распределба на магнетното поле за оптимално проектираниот мотор
за третиот слој при празен ôд
20/21
ВИ БЛАГОДАРАМ ЗА
ВНИМАНИЕТО !
21/21