Progetto ed ottimizzazione di un motore sincrono a rotore avvolto

There is great turmoil in the automotive industry: hybrid-electric vehicles,HEVs, and all-electric vehicles,EVs, are becoming more and more competitive with respect to vehicles with internal combustion engines(internal combustion engine). New proposals are continually being introduced to the market. These proposals feature lower emissions, lower costs, and better battery capacities. Most engines adopt rare-earth permanent magnets. The use of rare-earth permanent magnets represents a high cost for the motor. Therefore, auto-motor companies are interested in evaluating alternative solutions without sacrificing actual performance. An optimal machine design to achieve constant power operation over a wide speed range has been thoroughly investigated for various internal permanent magnet synchronous motor configurations. In this type of motor, machine parameters allow constant power operation until the speed that has become too high no longer matches the parameters required to achieve maximum torque at low speed. An alternative solution to the IPM-SM, represented by the Wound Rotor Synchronous Machine (WRSM), has been proposed in industrial applications that require constant power operation over a wide speed range. The main characteristics of WR-SM motors are high efficiency, high overload capacity and good performance in the field weakening region. The objective of this thesis will be to design the best motor design, especially the most optimal salient pole rotor configuration while trying to optimize it.

C’`e grande fermento nell’industria automobilistica: i veicoli ibridi-elettrici,HEV, e i veicoli completamente elettrici,EV, stanno diventando diventando sempre più competitivi rispetto ai veicoli con motore a scoppio(motore a combustione interna). Nuove proposte vengono continuamente presentate sul mercato. Queste proposte sono caratterizzate da minori emissioni, costi e migliori capacità delle batterie. La maggior parte dei motori adotta magneti permanenti a terre rare. L’uso di magneti permanenti a terre rare rappresenta un costo elevato per il motore. Pertanto, le aziende auto-mobilistiche sono interessate a valutare soluzioni alternative, senza rinunciare alle prestazioni effettive. Un design ottimale della macchina per ottenere un funzionamento a potenza costante in un’ampia gamma di velocità è stato studiato a fondo per diverse configurazioni di motori sincroni a magneti permanenti interni. In questo tipo di motori, i parametri della macchina consentono il funzionamento a potenza costante fino a quando la velocità divenuta troppo elevata non fa più corrispondere ai parametri necessari per raggiungere la coppia massima a bassa velocitò. In applicazioni industriali che richiedono un funzionamento a potenza costante in un’ampia gamma di velocità è stata proposta una soluzione alternativa al IPM-SM, rappresentata dalla Wound Rotor Synchronous Machine (WRSM). Le caratteristiche principali dei motori WR-SM sono un alta efficienza, elevata capacità di sovraccarico e buone prestazioni nella regione di indebolimento del campo. L’obbiettivo di questa tesi sarà quello di progettare il miglior design del motore, in particolare la configurazione più ottimale del rotore a poli salienti cercando di ottimizzarlo.