Analisi di generatori lineari a magnete permanente per mezzo di reti magnetiche equivalenti

In questo lavoro di tesi si descrive l'analisi di un generatore elettrico lineare tubolare a magneti permanenti mediante la soluzione combinata di due reti magnetiche equivalenti, derivate dalle caratteristiche geometriche e magnetiche della configurazione. Il progetto di partenza prende spunto da un generatore lineare impiegato in una serie di prototipi, in particolare in un sistema di cogenerazione domestica in fase di commercializzazione. Infatti, l'applicazione del generatore lineare prevede l'accoppiamento diretto ad un motore Stirling (configurazione free-piston) azionato dal processo di combustione all'interno di una caldaia. La configurazione free-piston consente di ottenere, rispetto alla classica configurazione provvista del cinematismo biella-manovella, elevati standard di affidabilità ed ingombri ridotti, oltre che una riduzione dei costi di produzione. Questa configurazione risulta inoltre essere più silenziosa rispetto alla configurazione biella-manovella. In questo elaborato si è fatto riferimento ad un generatore lineare monofase a magnete permanente con configurazione tubolare. L'utilizzo dei magneti permanenti a terre rare (NdFeB) permette di realizzare strutture molto compatte ed ad alta efficienza. Inoltre, per semplificare la costruzione della macchina, lo statore è realizzato con materiale magnetico composito (SMC), al posto dei classici lamierini ferro-magnetici. L'utilizzo di una bobina ad anello permette un'ulteriore facilitazione ed automazione del processo costruttivo. L'impostazione della rete magnetica equivalente è stata fatta utilizzando delle formulazioni analitiche che consentono di valutare con maggiore facilità l'influenza dei parametri geometrici sulle grandezze di interesse per il progetto della macchina (flusso, energia magnetica e forza). Il circuito elettrico della rete magnetica equivalente viene poi implementato in codice Matlab Simulink. I parametri analitici della rete magnetica sono poi stati verificati mediante l'utilizzo del programma agli elementi finiti Ansoft Maxwell. La rete magnetica equivalente così definita, permette di affinare il progetto di massima iniziale attraverso un'analisi parametrica e di valutare la dipendenza delle grandezze dalla posizione del traslatore