Redução do cogging torque por meio da otimização da segmentação dos polos na máquina síncrona de ímãs permanentes no rotor

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dc.contributor.advisor1Paula, Geyverson Teixeira de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0140145167826333pt_BR
dc.contributor.referee1Paula, Geyverson Teixeira de
dc.contributor.referee2Alvarenga, Bernardo Pinheiro de
dc.contributor.referee3Silva, Wander Gonçalves da
dc.creatorSantos, Hugo Emerenciano
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7734138332737796pt_BR
dc.date.accessioned2021-03-29T21:06:20Z
dc.date.available2021-03-29T21:06:20Z
dc.date.issued2020-12-14
dc.description.abstractThis work presents an application of an optimization technique in the pole segmentation of permanent magnet synchronous machines with the purpuse of minimizing the cogging torque by acquiring optimal design parameters of the machine. As will be presented pole segmentation has a negative impact regarding the reduction of airgap flux density, which decreases the average value of the developed torque. The behavior of the airgap flux density is then modeled considering the distribution of magnet segments and the angular position of the rotor. After obtaining the flux distribution function model, the analytic expression of the cogging torque derived. Due to a lack of studies regarding pole segmentation applied to rectangular shaped magnets, the behavior of airgap flux density is deeply investigated and the results are presented in this work. Three different optimization scenarios are proposed.The first one considers all pole segments (arc shaped) having equal space between them as well as having same dimensions. The second one considers the possibility of different dimensions and different distances between them. Finally, to analyse the efficacy of the usage of rectangular segments, they are submitted to an optimization process and the results are compared to those with arc shaped. The proposed mathematical models, as well as the optimization proposals, are validated by means of finite elements analysis, where the results are compared to the reference (non-segmented rotor). It is observed a several reduction in the cogging torque peak values in all methods, up to 84%. The application of an optimization process has ensured the preservation of the airgap flux density in all cases, with the best case maintaining 96% of the reference flux density. It is worth mentioning that the usage of rectangular magnets achieved satisfactory results proving to be a suitable option in segmentation, with reduction of cogging torque up to 79%, and preserving 91% of the reference flux density.eng
dc.description.resumoO presente trabalho trata da aplicação de otimização na segmentação de polos de máquinas síncronas de ímãs permanentes no rotor com o intuito de se minimizar o cogging torque obtendo parâmetros construtivos ótimos da máquina. Como será apresentado ao longo desta dissertação, a segmentação tem um impacto negativo na densidade de fluxo, podendo acarretar em considerável redução da mesma, provocando redução no torque médio desenvolvido. Modelou-se, então, o comportamento da densidade de fluxo ao longo do entreferro em função da distribuição de segmentos magnéticos no rotor em função da posição angular relativa do rotor. De posse dessa distribuição, obteve-se também a expressão analítica do cogging torque. Observando-se uma carência de estudos sobre a segmentação de polos aplicada a ímãs em blocos retangulares, o comportamento da densidade de fluxo para formas de blocos retangulares foi investigado e os resultados também presentes neste trabalho. Uma vez obtida as expressões analíticas, foram realizadas três propostas de otimização. A primeira proposta se base na segmentação de polos sendo o tamanho de cada segmento replicado para todos os demais, assim como as distâncias entre eles. Na segunda proposta, os segmentos de cada polos podem apresentar tamanhos distintos, assim como as distancias entre eles. E por fim, para analisar a eficácia do uso de blocos retangulares, os mesmos são submetidos a otimização e seus resultados comparados com a segmentos em arco. Os modelos matemáticos obtidos, juntamente como as propostas de otimização, foram validados por meio de simulações em elementos finitos onde os resultados obtidos foram comparados com projetos de máquinas de referência não-segmentadas. Observou-se reduções significativas no cogging torque em todos as propostas, obtendo reduções de até 84%. A aplicação de otimização também garantiu a preservação da densidade de fluxo em todos os casos estudados, chegando a apresentar uma preservação de 96% do fluxo. Vale ressaltar que a utilização de ímãs em formato de bloco retangulares se mostrou uma opção viável na segmentação, apresentando resultados satisfatórios, tantopt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationSANTOS, H. E. Redução do cogging torque por meio da otimização da segmentação dos polos na máquina síncrona de ímãs permanentes no rotor. 2020. 81 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e da Computação) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2020.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/11198
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação - EMC (RG)pt_BR
dc.publisher.initialsUFGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e da Computação (EMC)pt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectOtimizaçãopor
dc.subjectRedução do cogging torquepor
dc.subjectSegmentos em bloco retangularespor
dc.subjectSegmentação de polospor
dc.subjectOptimizationeng
dc.subjectCogging rorque reductioneng
dc.subjectPole segmentationeng
dc.subjectRectangular segmentseng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MATERIAIS ELETRICOSpt_BR
dc.titleRedução do cogging torque por meio da otimização da segmentação dos polos na máquina síncrona de ímãs permanentes no rotorpt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR

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