Mục đích chỉ giữ lại các bộ kích thước răng rãnh stato và rôto thỏa mãn điều kiện công nghệ và vật liệu, loại bỏ các kích thước răng rãnh không đảm bảo nhằm giảm các phương án tính toán không cần thiết. Để thực hiện mục đích đó, trong phần này sẽ giải quyết ba bài toán:
- Xác định các tiết diện rãnh stato có hệ số lấp đầy cực đại.
- Xác định kích thước răng rãnh stato thỏa mãn về vật liệu và công nghệ. - Xác định kích thước răng rãnh rôto thỏa mãn về vật liệu và công nghệ. 3.2.1.1 Xác định các tiết diện rãnh stato có hệ số lấp đầy cực đại
Bài toán này thực hiện khi đã xác định được nhóm thông số kích thước cơ bản (Dn, D, l, Bδ) và các thông số dây quấn (số thanh dẫn trong một rãnh ur, số vòng dây quấn stato w1). Đây là quá trình giải bài toán quy hoạch phi tuyến có dạng: Tìm giá trị của các biến số độc lập Y = (y1, y2, …, yn) để hàm mục tiêu của đối tượng thiết kế là tiết diện rãnh stato Srs(Y) có hệ số lấp đầy lớn nhất (klđmax) thỏa mãn các điều kiện:
gi(Y) ≥ 0 i = 1, 2, …, m ;
Ymin Y Y≤ ≤ max
trong đó:
- gi(Y) là các ràng buộc bao gồm yêu cầu vật liệu và công nghệ của các nhà máy sản xuất các ràng buộc bao gồm:,
1. Hệ số lấp đầy cực đại klđmax 2. Kích thước dây quấn chuẩn
- Các biến số độc lập y1, y2, …, yn ở đây là mật độ từ thông ở răng và gông stato:
1. Mật độ từ thông ở gông stato Bg1 ứng với biến số y1
2. Mật độ từ thông ở răng stato Bz1 ứng với biến số y2
- Ymin Y Y≤ ≤ max: là giới hạn trên và dưới của các biến thiết kế. Đó là miền giới hạn của mật độ từ thông ở gông và răng stato:
1. Bg1 = [Bg1min, Bg1max]
2. Bz1 = [Bz1min, Bz1max]
Ta có sơ đồ thuật toán xác định Sr1 ứng với klđmax như hình 3.4.
Hình 3.4: Sơ đồ thuật toán xác định Sr1 ứng với klđmax
Bz1 = Bz1max Bg1 = Bg1min Xác định tiết diện rãnh stato Sr1 klđ = klđmax Bz1 = Bz1min Bg1 = Bg1max Đúng Sai Đúng Sai Bz1 = Bz1max – B∆ z1 Bg1 = Bg1min + B∆ g1 Lưu Sr1 Số liệu vào: D, l, Bδ, A, các thông số dây quấn
Sau khi giải quyết bài toán này sẽ xác định được k tiết diện rãnh (Sr11, Sr12, ..., Sr1k), mỗi tiết diện rãnh có klđ = klđmax và ứng với một tiết diện dây quấn khác nhau. Theo thực tế tính toán đối với các động cơ có công suất từ
0,75 đến 7,5 kW, với ràng buộc về hệ số lấp đầy và kích thước dây quấn chuẩn, ứng với một bộ giá trị của nhóm thông số kích thước cơ bản thì trong một lần tính toánthiết kế k chỉ nhận từ 4 đến 5 giá trị nên thời gian cho quá trình tính toán thiết kế giảm đi đáng kể.
3.2.1.2 Xác định kích thước răng rãnh stato
Bài toán này thực hiện khi đã xác định được các tiết diện rãnh stato ứng với hệ số lấp đầy cực đại. Đây cũng là q á trình giải bài toán có dạng: Tìm giá u trị các bộ kích thước răng rãnh stato (gồm chiều cao rãnh stato hrs, đường kính rãnh stato d1s, d2s và bề rộng răng stato bzs) khi các biến số độc lập Z = (z1, z2, …, zn) biến thiên trong khoảng Zmin Z Z≤ ≤ max thỏa mãn các điều kiện:
gi(Z) ≥ 0 i = 1, 2, …, m ;
trong đó:
- gi(Z) là các ràng buộc bao gồm yêu cầu vật liệu và công nghệ của các nhà máy sản xuất, các ràng buộc này bao gồm:
1. Bề rộng răng stato: bzs ≥ bzsmin
2. Chiều rộng đáy rãnh stato: d2s d≥ 2smin
- Các biến số độc lập z1, z2, …, zn ở đây là tiết diện rãnh stato, mật độ từ thông ở răng và gông stato:
1. Các tiết diện rãnh stato Sr1 có hệ số lấp đầy cực đại ứng với biến số z1.
2. Mật độ từ thông ở gông stato Bg1 ứng với biến số z2. 3. Mật độ từ thông ở răng stato Bz1 ứng với biến số z3.
- Zmin Z Z≤ ≤ max: là giới hạn trên và dưới của các biến thiết kế. Đó là các giá trị của tiết diện rãnh stato Sr1 ứng với hệ số lấp đầy cực đại và miền giới hạn của mật độ từ thông ở gông, răng stato:
S 1. r1= (Sr11, Sr12, ..., Sr1k) 2. Bg1 = [Bg1min, Bg1max] 3. Bz1 = [Bz1min, Bz1max]
Sơ đồ thuật toán xác định kích thước răng rãnh stato như hình 3.5.
Hình 3.5: Sơ đồ thuật toán xác định kích thước răng rãnh stato
Dữ liệu vào:
Sr11, Sr12, …, Sr1k
Tính toán, xác định: hrs, d1s, d2s, bzs
Kiểm tra các điều kiện ràng buộc Đúng Sai Đúng Sai i =1 Sr1 = Sr1[i] Sr1 = Sr1[ i+1 ] Lưu kết quả Kết thúc
Qua sơ đồ thuật toán hình 3.5, kết quả được lưu là m bộ kích thước răng rãnh stato thỏa mãn các điều kiện ràng buộc về vật liệu và công nghệ.
3.2.1.3 Xác định kích thước răng rãnh rôto
Bài toán này thực hiện khi đã xác định được nhóm thông số kích thước cơ bản (Dn, D, l, Bδ) và các thông số dây quấn (số thanh dẫn trong một rãnh ur, số vòng dây quấn stato w1). Đây cũng là quá trình giải bài toán có dạng: Tìm giá trị các bộ kích thước răng rãnh rôto (gồm chiều cao rãnh rôto hrr, chiều rộng rãnh rôto d1r, d2r và bề rộng răng rôto bz2) khi các biến số độc lập R = (r1, r2, …, rn) biến thiên trong khoảng Rmin ≤ R ≤ Rmax thỏa mãn các điều kiện:
gi(R) ≥ 0 i = 1, 2, …, m ;
trong đó:
- gi(R) là các ràng buộc bao gồm yêu cầu vật liệu và công nghệ của các nhà máy sản xuất, các ràng buộc này bao gồm:
b
1. Bề rộng răng rôto: zr ≥ bzrmin
2. Chiều rộng đáy rãnh rôto: d2r d≥ 2rmin
- Các biến số độc lập r1, r2, …, rn là mật độ từ thông ở răng và gông rôto: 1. Mật độ từ thông ở gông rôto Bg2 ứng với biến số r1.
2. Mật độ từ thông ở răng rôto Bz2 ứng với biến số r2.
- Rmin R R≤ ≤ max: là giới hạn trên và dưới của các biến thiết kế. Đó là miền giới hạn của mật độ từ thông ở gông, răng rôto:
1. Bg2 = [Bg2min, Bg2max]
2. Bz2 = [Bz2min, Bz2max]
Hình 3.6: Sơ đồ thuật toán xác định kích thước răng rãnh rôto
Qua sơ đồ thuật toán hình 3.6, kết quả được lưu là bộ kích thước n răng rãnh rôto thỏa mãn các điều kiện ràng buộc về công nghệ chế tạo và vật liệu.
3.2.1.4 Nhận xét:
Miền giới hạn G được xác định sau khi giải quyết các bài toán ở mục 3.2.1.1, 3.2.1.2, 3.2.1.3. Trong miền này chỉ còn m bộ kích thước răng rãnh stato và n bộ kích thước răng rãnh rôto (là các biến x5, x6, x7, x8, x9 trong bài toán thiết kế tổng quát ở mục 3.1) ương ứng (m., t n) phương án thiết kế đảm bảo các ràng buộc về vật liệu và công nghệ (đảm bảo các ràng buộc trong bài toán thiết kế tổng thể là từ thứ 1 đến thứ 16 ở mục 3.1). Vì đã loại bỏ các
Tính toán, xác định: hr2, d1r, d2r, bz2
Kiểm tra các điều kiện ràng buộc Đúng Bz2 = Bz2min Bg2 = Bg2max Kết thúc Sai Đúng Sai Bz2 = Bz2 - B∆ z2 Bg2 = Bg2 + ∆Bg2 Bz2 = Bz2max Bg2 = Bg2min Số liệu vào: D, l, Bδ, các thông số dây quấn Lưu kết quả
phương án không thỏa mãn các ràng buộc đã nêu nên ố phương án s (m.n) là rất ít so với bài toán tổng thể. Sau khi còn lại (m.n) phương án mới tiếp tục tính toán để xác định chiều cao rãnh tối ưu stato và rôto nên rút ngắn được thời gian cho quá trình tính toán thiết kế.