Optimization of shaded-pole micromotor using evolutionary algorithms

Abstract

The analysed object is an induction micromotor with a short-circuited auxiliary phase (shaded-pole micromotor - SPM). The motor rating data are: output power 3 W, two poles, one short-circuited coil per pole. Due to flat - parallel distribution of the field and radial direction of flux in SPM, the computational analysis was limited to the cross section plane. Field calculations were done with OPERA 2d and FEMM software, using finite element method. Several models of the SPM motor have been defined basing on numerical simulations. They were different in: the topology of the magnetic shunt, the number of short-circuited coils per pole, also the number and shapeof rotor's rods. Taking into account the manufacturing conditions of the SPM motor, the shunt set up and geometry were proposed. The optimuml solution of motor's magnetic circuit with the largest value of flux density in air gap and also the largest starting torque basing on steady general dimensions has been achieved.

Celem pracy było przedstawienie procesu poszukiwania optymalnej konstrukcji silnika ze zwojem zwartym. W tym celu zastosowano obliczenia polowe przy pomocy pakietów Opera i FEMM. Niezależnym elementem wykorzystanym w pracy jest dodatkowy Toolbox GAOT, wprowadzony do Matlaba, a następnie z odpowiednimi zmianami wykorzystany w procesie optymalizacyjnym. Zdefiniowano funkcję optymalizacyjną, która w określonej przestrzeni poszukiwań wyszukiwała największą wartość momentu rozruchowego. W procesie optymalizacji został wprowadzony do MATLABA zadany algorytm ewolucyjny z odpowiednimi operatorami genetycznymi.