Diseño Óptimo de Máquinas Eléctricas de Alto Poder Específico para Aeronaves Regionales Totalmente Eléctricas: Un Estudio de Caso de 1MW S-PMSM
Autores: El Hajji, Taha; Hemeida, Ahmed; Lehikoinen, Antti; Martin, Floran; Belahcen, Anouar
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño Óptimo de Máquinas Eléctricas de Alto Poder Específico para Aeronaves Regionales Totalmente Eléctricas: Un Estudio de Caso de 1MW S-PMSM
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Industria de la aviación
Electrificación
Potencia específica
Proyecto CoE
Motores eléctricos de alta velocidad
Reducción de peso
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
La industria de la aviación está experimentando una electrificación debido al creciente enfoque global en la reducción de emisiones en el tráfico aéreo. En cuanto a la volatilidad de los precios de las materias primas, un objetivo principal es el aumento de la potencia específica del motor. Esto coincide con los ambiciosos objetivos del proyecto CoE (Centro de Excelencia) en Finlandia sobre motores eléctricos de alta velocidad. La potencia específica objetivo es de 20 kW/kg. En este trabajo, se diseñan y optimizan motores para una aeronave regional totalmente eléctrica. Se estudian motores con diferentes configuraciones de ranura/polo y valores de velocidad de rotación para determinar la ventaja de aumentar la velocidad en términos de reducción de peso. Dado que aumentar la velocidad requiere el uso de una caja de cambios, se evalúa el peso total del motor y la caja de cambios en el post-procesamiento, lo que permite determinar el impacto de la alta velocidad en el peso total. Se utiliza una herramienta de optimización acoplada con un análisis electromagnético y mecánico para optimizar motores síncronos de imán permanente montados en superficie de 1 MW (S-PMSMs) para especificaciones dadas de aeronaves eléctricas regionales. Los resultados de la optimización indican que hay una ganancia considerable en términos de peso total solo al aumentar la velocidad al rango de 10,000-15,000 rpm.
Descripción
La industria de la aviación está experimentando una electrificación debido al creciente enfoque global en la reducción de emisiones en el tráfico aéreo. En cuanto a la volatilidad de los precios de las materias primas, un objetivo principal es el aumento de la potencia específica del motor. Esto coincide con los ambiciosos objetivos del proyecto CoE (Centro de Excelencia) en Finlandia sobre motores eléctricos de alta velocidad. La potencia específica objetivo es de 20 kW/kg. En este trabajo, se diseñan y optimizan motores para una aeronave regional totalmente eléctrica. Se estudian motores con diferentes configuraciones de ranura/polo y valores de velocidad de rotación para determinar la ventaja de aumentar la velocidad en términos de reducción de peso. Dado que aumentar la velocidad requiere el uso de una caja de cambios, se evalúa el peso total del motor y la caja de cambios en el post-procesamiento, lo que permite determinar el impacto de la alta velocidad en el peso total. Se utiliza una herramienta de optimización acoplada con un análisis electromagnético y mecánico para optimizar motores síncronos de imán permanente montados en superficie de 1 MW (S-PMSMs) para especificaciones dadas de aeronaves eléctricas regionales. Los resultados de la optimización indican que hay una ganancia considerable en términos de peso total solo al aumentar la velocidad al rango de 10,000-15,000 rpm.