Progettazione meccanica di un motore elettrico sincrono a rotore avvolto per la trazione automobilistica

The project of the Thesis consists in the mechanical design of the rotor of a wound rotor synchronous electric motor for automotive traction and is part of a larger project carried out in collaboration with Marelli. In particular, the studies that are led aim at defining the geometry of the rotor lamination through the construction of 2D and 3D FEM models with different contact conditions and the subsequent static and fatigue strength verification performed on the basis of the results obtained with the FEM analyses. The preliminary studies were based on provisional material behavior models, and only after the execution of static and fatigue tests in the laboratory it was possible to use the experimental data to correctly describe the behavior of the material in the subsequent FEM models. Together with this, the study of the shaft on which the rotor lamination pack will be installed has been started: leaning on a preliminary and simplified shaft geometry, the attention was mainly focused on the calculation of its flexural stiffness, on its static strength verification and on the determination of the first natural flexural frequency of the assembly consisting of the shaft and the rotor. The results obtained and presented in the Thesis do not represent the definitive solution, but the starting point for the next studies that will be carried out by continuing the research project.

Il progetto di Tesi consiste nella progettazione meccanica del rotore di un motore elettrico sincrono a rotore avvolto per la trazione automobilistica e fa parte di un progetto più ampio svolto in collaborazione con Marelli. In particolare, gli studi condotti sono volti a definire la geometria del lamierino di rotore tramite la costruzione di modelli FEM 2D e 3D con differenti condizioni di contatto imposte e la successiva verifica di resistenza statica e a fatica eseguita sulla base dei risultati delle analisi FEM. Gli studi preliminari si sono basati su dei modelli di comportamento del materiale provvisori, e solo dopo aver svolto le prove statiche e di fatica in laboratorio ci si è potuti avvalere dei dati sperimentali per descrivere correttamente il comportamento del materiale nei modelli FEM successivi. Insieme a ciò, è stato iniziato lo studio dell'albero motore su cui andrà installato il pacco di lamierini di rotore: appoggiandosi ad una geometria preliminare e semplificata dell'albero, si è focalizzata l'attenzione principalmente sul calcolo della sua rigidezza flessionale, sulla sua verifica statica e sulla determinazione della prima frequenza naturale flessionale dell'assieme costituito da albero e rotore. I risultati ottenuti e presentati nella Tesi non rappresentano la soluzione definitiva, ma il punto di partenza per gli studi successivi nell'ambito della prosecuzione del progetto di ricerca.