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

Yıl 2010, Cilt: 25 Sayı: 2, 0 - , 15.02.2013

İsmail Topaloğlu Osman Gürdal

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

• Dong-Hun Kim, K. S. Ship, and J. K. Sykulski,”
• Applying Continuum Design Sensitivity Analysis
• Combined With Standard EM Software to Shape
• Optimization in Magnetostatic Problems” IEEE Transactıons on Magnetics, Vol. 40, No. 2, pp.
• —1159 March 2004
• Jae Seop Ryu, Yingying Yao, Chang Seop Koh,
• “Optimal Shape Design of 3-D Nonlinear
• Electromagnetic Devices Using Parameterized
• Design Sensitivity Analysis”, IEEE
• Transactıons on Magnetics, Vol. 41, No. 5,Pp.
• -1795 May 2005.
• Fujii, N. “Second Order Sensitivity Analysis for a
• Class of Shape Optimization Problems”, 0-7803-
• -3, IEEE Transactions on Magnetics, pp.
• -1178, 1994.
• Yingying Yao, Jae Seop Ryu*, “3D Shape
• Optimization of Electromagnetic Devices by
• Using Design Sensitivity Analysis” IEEE
• Transactions On Magnetics, pp.786-789.
• J. K. Sykulski and M. Santilli, “A procedure for
• magnetic design and optimization of permanent
• brushless DC motors,” COMPEL, vol. 17, no.
• /6, pp. 749–756, 1998.
• Parent, G.; Dular, P.; Ducreux, J.-P.; Piriou, F.
• “Using a Galerkin Projection Method for
• Coupled Problems” IEEE Transactions on
• Magnetics, Volume 44, Issue 6, 830 – 833, June
• -
• R. Rong and D. A. Lowther. “Applying response
• surface methodology in the design and
• optimization of electromagnetic devices,” IEEE
• Trans. Magn., vol. 33, pp. 1916–1919, Mar. 1997.
• T. N. Nguyen and J. L. Coulomb, “High order FE
• derivatives versus geometric parameters.
• Implantation on an existing code,” IEEE Trans.
• Magn., vol. 35, pp. 1502–1505, May 1999.
• I.-H. Park, J. L. Coulomb, and S.-Y. Hahn,
• “Implementation of continuum sensitivity
• analysis with existing finite element code,” IEEE
• Trans. Magn., vol. 29, pp. 1787–1790, Mar.
• -
• N. Fujii, “Second variation and its application in
• a domain optimization problem”, in Proceedings
• of the 4th IFAC Symposium on Control of
• Distributed Parameter Systems, pp. 431-436,
• -
• N. Fujii, “Second-order necessary conditions in a
• domain optimization problem”, Journal of
• Optimization Theory and Applications, vol.
• , pp. 223-244, 1990.
• N. Fujii, “Domain optimization problems with a
• boundary value problem as a constraint”, in
• Proceedings of the 4th IFAC Symposium on
• Control of Distributed Parameter Systems,
• Los angeles, pp. 49. 1986.
• C. Chat-uthai, J.A Ramirez, E.M. Freeman, D.A.
• Lowther, "Non- linear constrained optimisation
• techniques for magnetostatic problems," Proc. Of
• the 6th ISl3.4, Seoul, Korea, 22-24 June, 1994.
• K. Weeber and S. R. H. Hoole, “Geometric
• parameterization and constrained optimization
• techniques in the design of salient pole
• synchronous machines,” IEEE Trans. Magn.,
• vol. 28, no. 4, pp. 1948–1960, Jul. 1992.
• Topaloğlu, İ. “Hidroelektrik Generatör
• Tasarımında Optimizasyon Teknikleri”,
• Yüksek lisans tezi, Gazi Üniversitesi, Fen
• Bilimleri Enstitüsü, 2009.
• Ansoft Corporation Maxwell 3D&2D,
• Optimetrics® ve RMXPRT help files, “Setting
• Up An Optimization Problem”, “Getting Started
• with Maxwell and RMxprt” Ansoft
• Corporation, U.K. 2006.