Синтез топологий высокоскоростного электропривода для тягового электротранспорта

Введение. Актуальность работы обусловлена возрастающими требованиями к эффективности, надежности и удельной мощности электромеханических преобразователей энергии в современных транспортных системах.

Цель. Исследовать принципы синтеза топологии высокоскоростных роторных систем, предназначенных для применения в тяговом электротранспорте.

Материалы и методы. В работе представлены результаты расчетных исследований динамических характеристик, включая зависимости момента, скорости вращения и силы тока от времени, что позволяет оценить переходные процессы и эксплуатационные характеристики различных топологических решений.

Результаты и обсуждение. Полученные результаты демонстрируют важность комплексного подхода к синтезу топологии роторных систем, учитывающего электромагнитные, механические, тепловые и технологические аспекты проектирования.

Заключение. Исследование вносит вклад в развитие теории и практики создания высокоэффективных электромеханических преобразователей для современного электротранспорта. Кроме того, в статье рассмотрен способ улучшения характеристик электрической машины с помощью применения инновационного материала-термомата.

1. Huihuan Wu. Topology Optimization of Electric Motors Based on Finite Element Computation: thesis. Dr. Tech. Sc.: 05.09.01. Hong Kong: The Hong Kong Polytechnic University, 2023. 175 p.

2. Gangl P., Amstutz S., Langer U. Topology Optimization of Electric Motor Using Topological Derivative for Nonlinear Magnetostatics // IEEE Transactions on Magnetics. 2015. Т. 52. No. 3. Р. 1–4.

3. Igarashi H. Topology Optimization and AI-based Design of Power Electronic and Electrical Devices: Principles and Methods. Academic Press, 2024. ISBN 978-0-323-99.

4. Puranen J. Induction motor versus permanent magnet synchronous motor in motion control applications: a comparative study: dis. dr. J. Puranen; Lappeenranta University of Technology. 2006. 147 p.

5. Guemes J. A., Iraolagoitia A. M., Del Hoyo J. I., Fernández P. Torque Analysis in Permanent-Magnet Synchronous Motors: A Comparative Study // IEEE Transactions on Energy Conversion. 2011. Vol. 26. No. 1. P. 55–63.

6. Rahmanov I., Koniushenko E.V., Fomin E.I. Investigation of the Influence of the Geometric Dimensions of Permanent Magnets on the Magnitude of the Back Electromotive Force in Synchronous Machines with Sensorless Control. International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon), Magnitogorsk, Russian Federation. Magnitogorsk, 2023. P. 573–577.

7. Reynolds number based optimization on liquid cooling system for permanent magnet synchronous motor of electric vehicle / Z. Zhang [ at. al.] // Case Studies in Thermal Engineering, 2024.

8. Стасенко И.С. Методика проектирования тягового электродвигателя для транспорта // Вестник Белорусско-Российского университета. 2022. № 1(58). С. 24–30.

9. Performance Comparison of Permanent Magnet and Electrically Excited Motors for Electric Vehicles / D. Q. Vuong, B. M. Dinh, N. T. M. Hien, D. T. Bao // Journal Européen des Systèmes Automatises. 2023. No. 56(3). P. 501-506.

10. Kimiabeigi M. On the Design of a Low-Cost High-Performance Traction Motor with Ferrite Magnets: dis. … Cand. Sci. Newcastle University. 2017; 133 p.