Application of topological gradient and continuum sensitivity analysis to the multi-objective design optimization of a permanent-magnet excited synchronous machine

Streszczenie. W artykule przedstawiono zastosowanie metody gradientu topologicznego oraz zmiennej sprzezonej w zagadnieniu optymalizacji maszyn elektrycznych z magnesami trwalymi. Opis metody, jej funkcjonowanie oraz uzyskane wyniki symulacji numerycznych przedstawiono na przykladzie optymalizacji silnika z magnesami trwalymi o regulowanym wzbudzeniu, przewidzianego do napedu samochodow elektrycznych. Celem badan bylo wyznaczenie optymalnej geometrii biegunow silnika, utworzonych przez magnesy trwale oraz elementy zelazne. Na podstawie przeprowadzonych obliczen numerycznych w przestrzeni 2D wykazano efektywnośc prezentowanej metody, przy pomocy ktorej wyznaczono optymalny ksztalt biegunow magnetycznych silnika. W celu weryfikacji otrzymanych wynikow obliczeniowych, opracowano adekwatne modele trojwymiarowe maszyny, ktore poddano szczegolowej analizie. Na podstawie analizy porownawczej wynikow badan na modelach 3D, wykazano mozliwośc znacznego zmniejszenia momentu zaczepowego, masy magnesow trwalych oraz poziomu wyzszych harmonicznych w napieciu indukowanym w uzwojeniach twornika.