ELEKTROMANYETİK TASARIM PROGRAMI KULLANILARAK ELEKTRİK MAKİNELERİNİN TASARIMINDA BOYUT OPTİMİZASYONU İÇİN GELİŞTİRİLMİŞ İKİNCİ DERECEDEN HASSASİYET ANALİZİ TEMELLİ NÜMERİK BİR YAKLAŞIM

Öz

Bu çalışmada elektrik makinelerinin tasarımında boyut optimizasyonu için geliştirilen ikinci derecedenhassasiyet analizi temelli nümerik bir yaklaşımın formülasyonu ve çözüm algoritması sunulmuştur. Çalışmadaelektrik makinelerinin tasarımında boyut optimizasyonu için kullanılan ikinci dereceden hassasiyet analizitemelli nümerik yaklaşım; elektromanyetik tasarım programı kullanılarak optimizasyon problemi çözümlimitlerinin karma değerlerden oluştuğu yeni bir yaklaşım ile hazırlanan script sayesinde gerçekleştirilmiştir. Buyeni nümerik metod temelinde, tasarımcılar elektrik makinelerinin tasarımında pratik çözümlere standart birelektromanyetik tasarım programı kullanarak ulaşabileceklerdir. Önerilen metodun uygulanabilirliği çıkıkkutuplu senkron hidrogeneratör optimizasyon probleminde Ansoft Rmxprt kullanılarak gösterilmiştir. Sonuçlargöstermiştir ki hassasiyet analizi içeren bu metod da çözümlerde ilk tasarıma göre yaklaşık %15 iyileştirmesağlanmıştır, aynı zamanda diğer metodlara göre önemli avantajları vardır ve diğer elektromanyetik aygıtlarınboyut optimizasyonu için de kullanılabilir.

Anahtar Kelimeler

• Tasarım optimizasyonu, hassasiyet analizi, elektromanyetik tasarım, hidrogeneratör, boyut optimizasyonu.

Kaynakça

1. Dong-Hun Kim, K. S. Ship, and J. K. Sykulski,”
2. Applying Continuum Design Sensitivity Analysis
3. Combined With Standard EM Software to Shape
4. Optimization in Magnetostatic Problems” IEEE Transactıons on Magnetics, Vol. 40, No. 2, pp.
5. —1159 March 2004
6. Jae Seop Ryu, Yingying Yao, Chang Seop Koh,
7. “Optimal Shape Design of 3-D Nonlinear
8. Electromagnetic Devices Using Parameterized

9. Design Sensitivity Analysis”, IEEE
10. Transactıons on Magnetics, Vol. 41, No. 5,Pp.
11. -1795 May 2005.
12. Fujii, N. “Second Order Sensitivity Analysis for a
13. Class of Shape Optimization Problems”, 0-7803-
14. -3, IEEE Transactions on Magnetics, pp.
15. -1178, 1994.
16. Yingying Yao, Jae Seop Ryu*, “3D Shape
17. Optimization of Electromagnetic Devices by
18. Using Design Sensitivity Analysis” IEEE
19. Transactions On Magnetics, pp.786-789.
20. J. K. Sykulski and M. Santilli, “A procedure for
21. magnetic design and optimization of permanent
22. brushless DC motors,” COMPEL, vol. 17, no.
23. /6, pp. 749–756, 1998.
24. Parent, G.; Dular, P.; Ducreux, J.-P.; Piriou, F.
25. “Using a Galerkin Projection Method for
26. Coupled Problems” IEEE Transactions on
27. Magnetics, Volume 44, Issue 6, 830 – 833, June
28. -
29. R. Rong and D. A. Lowther. “Applying response
30. surface methodology in the design and
31. optimization of electromagnetic devices,” IEEE
32. Trans. Magn., vol. 33, pp. 1916–1919, Mar. 1997.
33. T. N. Nguyen and J. L. Coulomb, “High order FE
34. derivatives versus geometric parameters.
35. Implantation on an existing code,” IEEE Trans.
36. Magn., vol. 35, pp. 1502–1505, May 1999.
37. I.-H. Park, J. L. Coulomb, and S.-Y. Hahn,
38. “Implementation of continuum sensitivity
39. analysis with existing finite element code,” IEEE
40. Trans. Magn., vol. 29, pp. 1787–1790, Mar.
41. -
42. N. Fujii, “Second variation and its application in
43. a domain optimization problem”, in Proceedings
44. of the 4th IFAC Symposium on Control of
45. Distributed Parameter Systems, pp. 431-436,
46. -
47. N. Fujii, “Second-order necessary conditions in a
48. domain optimization problem”, Journal of
49. Optimization Theory and Applications, vol.
50. , pp. 223-244, 1990.
51. N. Fujii, “Domain optimization problems with a
52. boundary value problem as a constraint”, in
53. Proceedings of the 4th IFAC Symposium on
54. Control of Distributed Parameter Systems,
55. Los angeles, pp. 49. 1986.
56. C. Chat-uthai, J.A Ramirez, E.M. Freeman, D.A.
57. Lowther, "Non- linear constrained optimisation
58. techniques for magnetostatic problems," Proc. Of
59. the 6th ISl3.4, Seoul, Korea, 22-24 June, 1994.
60. K. Weeber and S. R. H. Hoole, “Geometric
61. parameterization and constrained optimization
62. techniques in the design of salient pole
63. synchronous machines,” IEEE Trans. Magn.,
64. vol. 28, no. 4, pp. 1948–1960, Jul. 1992.
65. Topaloğlu, İ. “Hidroelektrik Generatör
66. Tasarımında Optimizasyon Teknikleri”,
67. Yüksek lisans tezi, Gazi Üniversitesi, Fen
68. Bilimleri Enstitüsü, 2009.
69. Ansoft Corporation Maxwell 3D&2D,
70. Optimetrics® ve RMXPRT help files, “Setting
71. Up An Optimization Problem”, “Getting Started
72. with Maxwell and RMxprt” Ansoft
73. Corporation, U.K. 2006.