Optimalizace vysokootáčkového asynchronního stroje - Cajzl, Jakub (Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2024)
Tato práce se zabývá multi-kriteriální optimalizací vysokootáčkového asynchronního stroje. Úvod práce je věnován materiálům a ztrátám ve vysokootáčkových asynchronních strojích a porovnání základních topologií rotoru. V další části práce jsou shrnuty především základní informace spojené s principy optimalizace a základním rozdělením optimalizačních algoritmů. Dále jsou již detailněji popsány konkrétní algoritmy používané v optimalizačních úlohách. Hlavní část této práce se zabývá návrhy na zvýšení účinnosti původního vysokootáčkového asynchronního stroje 2,5 kW, které jsou ověřeny pomocí elektromagnetických výpočtů. Dále je již provedena samotná optimalizace pomocí genetického algoritmu NSGA-II. Jsou zde vyhodnoceny výsledky optimalizace a porovnány vybrané optimalizované modely s výchozím a upraveným modelem stroje. Účinnost stroje 2,5 kW byla úspěšně navýšena především díky radiálně drážkovanému rotoru s měděnými konci a použití statorových plechů s nižšími měrnými ztrátami. Optimalizací geometrie stroje byl navýšen účiník a byly sníženy ztráty ve vinutí a třením.

This thesis deals with the multi-objective optimization of a high-speed asynchronous machine. The introduction is devoted to materials and losses in high speed asynchronous machines and comparison of basic rotor topologies. The next part of this thesis summarizes the basic information related to the optimization principles and the basic classification of optimization algorithms. Then the specific algorithms used in optimization problems are described in more detail. The main part of this thesis deals with proposals for increasing the efficiency of the original 2,5 kW high-speed asynchronous machine, which are verified by electromagnetic calculations. Furthermore, the optimization itself is already performed using the NSGA-II genetic algorithm created in Python. The optimization results are evaluated and the selected optimized models are compared with the initial and modified machine models. The efficiency of the 2,5 kW machine has been successfully increased mainly due to the radially slitted rotor with copper end-rings and the use of stator plates with lower core losses. By optimizing the machine geometry, the power factor was increased and winding and friction losses were reduced.
Optimization of high-speed induction machine
Keywords: multi-kriteriální optimalizace; optimalizace elektrického stroje; NSGA-II; vysokootáčkový asynchronní stroj; axiálně drážkovaný plný rotor; ztráty ve strojích; multi-objective optimization; electric machine optimization; NSGA-II; high-speed asynchronous machine; axially-slitted solid rotor; losses in machines