Análisis electro-magnético y estructural de motores de imán permanente excitados híbridos de seis polos
Autores: Cinti, Luca; Carlucci, Mattia; Bianchi, Nicola; Bertoluzzo, Manuele
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Análisis electro-magnético y estructural de motores de imán permanente excitados híbridos de seis polos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Imán permanente
Flujo del rotor
Devanado de excitación
Rango de velocidad
Eficiencia
Par motor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 49
Citaciones: Sin citaciones
Los potenciales y límites de la máquina síncrona de imán permanente con excitación híbrida (HEPM) se tratan en este documento. Se considera una máquina de seis polos, y se analizan y comparan las configuraciones en paralelo y en serie. Aprovechando las bobinas de excitación del rotor, el flujo del rotor de imán permanente (PM) se puede ajustar según la velocidad de funcionamiento para mejorar sus parámetros de rendimiento. La fuerza electromagnética se analiza en su primer armónico y en su forma completa. Además, se ha realizado una comparación entre la formulación analítica y numérica para el control de corriente del rotor. En particular, se amplía el rango de velocidad, se aumenta el par y la potencia electromecánica, así como la eficiencia. Se demostrará que la reducción del flujo del rotor mediante el uso del devanado de excitación produce una mejora en el rendimiento del motor. La principal ventaja se obtendrá durante las operaciones de debilitamiento del flujo. En este documento, se analizarán diferentes topologías de rotor para resaltar las ventajas y desventajas de cada una de ellas, y cómo es posible lograr una mayor velocidad con un mayor par y sin una alta relación de saliencia. Se introducirá una red magnética para explicar la diferente contribución del devanado de excitación al flujo del rotor. Además, se analizará una comparación de la cantidad de volumen de imán permanente, cobre y hierro en el motor de imán permanente interno (IPM) y el motor HEPM. En realidad, se mostrará un análisis del contenido armónico en la fuerza electromotriz incluso variando la corriente de excitación y un análisis de esfuerzo mecánico de cada máquina. Finalmente, se verificará que las pérdidas por excitación representan un componente mínimo de las pérdidas totales.
Descripción
Los potenciales y límites de la máquina síncrona de imán permanente con excitación híbrida (HEPM) se tratan en este documento. Se considera una máquina de seis polos, y se analizan y comparan las configuraciones en paralelo y en serie. Aprovechando las bobinas de excitación del rotor, el flujo del rotor de imán permanente (PM) se puede ajustar según la velocidad de funcionamiento para mejorar sus parámetros de rendimiento. La fuerza electromagnética se analiza en su primer armónico y en su forma completa. Además, se ha realizado una comparación entre la formulación analítica y numérica para el control de corriente del rotor. En particular, se amplía el rango de velocidad, se aumenta el par y la potencia electromecánica, así como la eficiencia. Se demostrará que la reducción del flujo del rotor mediante el uso del devanado de excitación produce una mejora en el rendimiento del motor. La principal ventaja se obtendrá durante las operaciones de debilitamiento del flujo. En este documento, se analizarán diferentes topologías de rotor para resaltar las ventajas y desventajas de cada una de ellas, y cómo es posible lograr una mayor velocidad con un mayor par y sin una alta relación de saliencia. Se introducirá una red magnética para explicar la diferente contribución del devanado de excitación al flujo del rotor. Además, se analizará una comparación de la cantidad de volumen de imán permanente, cobre y hierro en el motor de imán permanente interno (IPM) y el motor HEPM. En realidad, se mostrará un análisis del contenido armónico en la fuerza electromotriz incluso variando la corriente de excitación y un análisis de esfuerzo mecánico de cada máquina. Finalmente, se verificará que las pérdidas por excitación representan un componente mínimo de las pérdidas totales.