Sviluppo e ottimizzazione di un motore a riluttanza per sistemi di ventilazione industriale

L'interesse verso i motori a riluttanza è cresciuto costantemente nel corso degli ultimi decenni, sia grazie allo sviluppo dell'elettronica di potenza, sia ai vantaggi economici derivanti dall'assenza di magneti permanenti in terre rare. L'elevata densità di coppia e la sua robustezza, unitamente alle ridotte perdite e alla possibilità di operare in un ampio range di velocità, fanno sì che questo motore sia particolarmente versatile e sfruttabile in molteplici applicazioni. In questo lavoro si è studiata l'applicabilità di un motore a riluttanza a sistemi di ventilazione industriali, in sostituzione di un motore a magneti permanenti superficiali in ferrite. In particolar modo l'obiettivo è stato quello di ottenere la potenza desiderata mantenendo valori del ripple di coppia contenuti e tali da poter essere confrontati con il motore preesistente. Inizialmente si è provato a mantenere lo stesso statore dell'SPM, indagando l'effetto di cave frazionarie e avvolgimento concentrato sulla generazione di coppia. Una volta osservate le scarse prestazioni di questa configurazione è stato deciso di riprogettare lo statore, sfruttando modelli analitici e tecniche di ottimizzazione stocastiche. Simulando diverse configurazioni si sono selezionati i motori con le caratteristiche migliori e si è quindi proseguito con una caratterizzazione più approfondita. Successivamente si è indagata la possibilità di ottenere coppie maggiori ottimizzando un motore a riluttanza assistita con magneti in ferrite. Poiché il contributo maggiore rimane quello di riluttanza, è stato possibile ridurre significativamente il volume di magnete necessario alla macchina. I motori così ottenuti sono stati confrontati con un motore a magneti permanenti in terre rare: questo per verificare se la sua induzione residua maggiore potesse permettere di ottenere prestazioni sensibilmente migliori a fronte di un volume di materiale minore e tale da giustificarne l'onere economico.