Diseño Óptimo de Motores de Imán Permanente de Flujo Axial para Propulsores RIM-Driven de Barcos
Autores: Ouldhamrane, Hichem; Charpentier, Jean-Frédéric; Khoucha, Farid; Zaoui, Abdelhalim; Achour, Yahia; Benbouzid, Mohamed
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Diseño Óptimo de Motores de Imán Permanente de Flujo Axial para Propulsores RIM-Driven de Barcos
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Diseño
Optimización
Motor AFPM
Campo magnético
Modelo térmico
Algoritmos genéticos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Este documento trata sobre el diseño y la optimización de un propulsor eléctrico de 2.1 MW impulsado por borde para la propulsión de barcos. Para este propósito, se considera un motor de imán permanente de flujo axial (AFPM) con rotor sin hierro y doble estator como el motor de propulsión. Se presenta el modelo analítico del motor AFPM seleccionado. El campo magnético en la máquina AFPM se calcula utilizando el concepto de carga magnética 3D en combinación con la teoría de imágenes y funciones de permeancia para tener en cuenta los efectos de ranurado del estator, y se utiliza un modelo térmico simple para evaluar las capacidades de disipación de calor de la máquina y la dependencia térmica de las principales pérdidas electromagnéticas. Para diseñar óptimamente el AFPM, se aplica un proceso de optimización basado en algoritmos genéticos para minimizar el costo de los materiales activos del motor. Se ha construido una función objetivo adecuada y se han tenido en cuenta diferentes restricciones relacionadas con los principales parámetros eléctricos, geométricos y mecánicos. Los resultados obtenidos se comparan con el rendimiento de un motor de imán permanente de flujo radial (RFPM) con pod, que se considera un motor de propulsión de referencia. Los resultados obtenidos muestran una mejora bastante satisfactoria en el costo y las masas de los materiales activos del motor. Finalmente, se valida la precisión de la solución óptima obtenida realizando simulaciones de análisis de elementos finitos 3D (3D-FEA).
Descripción
Este documento trata sobre el diseño y la optimización de un propulsor eléctrico de 2.1 MW impulsado por borde para la propulsión de barcos. Para este propósito, se considera un motor de imán permanente de flujo axial (AFPM) con rotor sin hierro y doble estator como el motor de propulsión. Se presenta el modelo analítico del motor AFPM seleccionado. El campo magnético en la máquina AFPM se calcula utilizando el concepto de carga magnética 3D en combinación con la teoría de imágenes y funciones de permeancia para tener en cuenta los efectos de ranurado del estator, y se utiliza un modelo térmico simple para evaluar las capacidades de disipación de calor de la máquina y la dependencia térmica de las principales pérdidas electromagnéticas. Para diseñar óptimamente el AFPM, se aplica un proceso de optimización basado en algoritmos genéticos para minimizar el costo de los materiales activos del motor. Se ha construido una función objetivo adecuada y se han tenido en cuenta diferentes restricciones relacionadas con los principales parámetros eléctricos, geométricos y mecánicos. Los resultados obtenidos se comparan con el rendimiento de un motor de imán permanente de flujo radial (RFPM) con pod, que se considera un motor de propulsión de referencia. Los resultados obtenidos muestran una mejora bastante satisfactoria en el costo y las masas de los materiales activos del motor. Finalmente, se valida la precisión de la solución óptima obtenida realizando simulaciones de análisis de elementos finitos 3D (3D-FEA).