Interface Improvement and Development of New Tools in the BobiSoft Software

Abstract

Nesta dissertação, é apresentado o desenvolvimento da nova versão de um software de cálculo analítico, chamado BobiSoft, de projeto de enrolamentos estatóricos trifásicos.O objetivo deste software é auxiliar e guiar a rebobinagem e projeto de enrolamentos de elevada qualidade e eficiência, sendo que a sua interface foi especialmente desenvolvida para o processo de rebobinagem. O software gera automaticamente 9 enrolamentos inteiros e simétricos, permitindo, porém, a implementação manual de quaisquer enrolamentos inteiros e fracionários, também eles simétricos. O software necessita de algumas informações relativas à geometria e tipo de enrolamento como dados de entrada. Com esses dados, o software apresenta resultados relevantes para a rápida avaliação da solução gerada.O principal objetivo deste trabalho é o melhoramento do software para que este alcance um nível elevado de sofisticação e inovação, criando novas e importantes ferramentas para o projeto e avaliação de resultados. As ferramentas automáticas criadas têm o propósito de explorar ao máximo todas as oportunidades de melhoramento do projeto de enrolamento, deixando poucas possibilidades para mais melhoramentos. Em particular, foi desenvolvido um algoritmo iterativo que procura a melhor combinação de diferentes números de espiras por bobina e passo efetivo, de forma a minimizar o conteúdo harmónico da força magneto motriz do entreferro. Este algoritmo foi desenvolvido para poder ser paralelizado na CPU ou GPU, de modo a reduzir o tempo de execução. A redução do tempo de execução foi muito elevada.Na parte final do trabalho, o software foi testado e os resultados formam bastante positivos, provando que as ferramentas foram corretamente desenvolvidas. Para além disto, foi realizada uma intervenção numa indústria de rebobinagem com o objetivo de a testar a robustez e a precisão do software numa situação real.

In this thesis, the development of a new version of an analytical-based software named BobiSoft, for three-phase induction machine stator winding design, is presented. The purpose of this software is to aid and guide the (re)designing of high-quality and high-efficiency windings, being specially designed for the rewinding task. The software automatically designs 9 integer winding configurations, but also allows the user to design free integer or fractional symmetric windings. It requires some basic information regarding the machine's stator geometry and winding as input data. The software then outputs relevant results which allow the user to quickly evaluate the computed solution. The main goal of this work is to improve this software to a high level of sophistication and innovation, creating new and important features for winding designing and project evaluation. Innovative tools have been developed to exploit as much as possible the available opportunities for winding optimization, leaving only a few possibilities for further improvements. In particular, the development of an iterative algorithm that searches for the best combination of different number of turns per coil and effective coil pitch that minimizes the air-gap MMF harmonic content. In order to be fast, the algorithm was developed so it can be parallelized in the CPU or GPU. The speedup gain was huge. In the last part of this work, the software was tested and the results were quite good, proving that the developed features are correct. In addition, an in-field test was successfully conducted in order to evaluate the software's robustness and accuracy in a real situation.