Investigación sobre los fenómenos de inestabilidad torsional-flexural durante el proceso de doblado de bobinas en forma de horquilla: pruebas experimentales y validación del modelo de elementos finitos
Autores: Mangeruga, Valerio; Barbieri, Saverio Giulio; Giacopini, Matteo; Giuradei, Fabrizio; Vai, Piermaria; Gerada, Chris
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación sobre los fenómenos de inestabilidad torsional-flexural durante el proceso de doblado de bobinas en forma de horquilla: pruebas experimentales y validación del modelo de elementos finitos
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Motores eléctricos
Industria automotriz
Densidad de potencia
Extremos de bobinado
Inestabilidad torsional-flexural
Tolerancias geométricas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
Los motores eléctricos modernos desarrollados para la industria automotriz tienen una densidad de potencia cada vez mayor con un tamaño relativamente compacto. Entre las diversas soluciones existentes para mejorar el par y la densidad de potencia, se ha explorado una reducción en las dimensiones de los devanados finales, con el objetivo de disminuir el volumen, el peso y las pérdidas. Sin embargo, los devanados finales más compactos a menudo conducen a formas complejas de los conductores, especialmente cuando se consideran devanados en forma de horquilla preformados. La sección transversal rectangular de los conductores en forma de horquilla los hace propensos a desviarse del plano de flexión durante el proceso de conformado. Este fenómeno, conocido como inestabilidad torsional-flexural, está influenciado por la relación de aspecto específica de las dimensiones de la sección transversal y la dirección de flexión. Este estudio se centra en comprender este fenómeno de inestabilidad, con el objetivo de identificar un umbral potencial de la relación de aspecto de la sección transversal. La inestabilidad dificulta predecir la geometría final, comprometiendo potencialmente el cumplimiento de las tolerancias geométricas. Se desarrolla un modelo de elementos finitos para analizar una sola flexión plana en un conductor en forma de horquilla. Se simulan varias dimensiones de sección transversal con diferentes relaciones de aspecto, identificando aquellas que experimentan inestabilidad. Además, se lleva a cabo una campaña experimental para confirmar la ocurrencia de inestabilidad mediante la prueba de la misma flexión plana única. Los datos experimentales obtenidos se utilizan para validar el modelo de elementos finitos para las dimensiones probadas. El objetivo es proporcionar a los diseñadores una herramienta útil para seleccionar geometrías de horquilla que sean más adecuadas para el proceso de plegado, contribuyendo a un ensamblaje exitoso y mejorando el proceso de diseño general de los conductores en forma de horquilla preformados.
Descripción
Los motores eléctricos modernos desarrollados para la industria automotriz tienen una densidad de potencia cada vez mayor con un tamaño relativamente compacto. Entre las diversas soluciones existentes para mejorar el par y la densidad de potencia, se ha explorado una reducción en las dimensiones de los devanados finales, con el objetivo de disminuir el volumen, el peso y las pérdidas. Sin embargo, los devanados finales más compactos a menudo conducen a formas complejas de los conductores, especialmente cuando se consideran devanados en forma de horquilla preformados. La sección transversal rectangular de los conductores en forma de horquilla los hace propensos a desviarse del plano de flexión durante el proceso de conformado. Este fenómeno, conocido como inestabilidad torsional-flexural, está influenciado por la relación de aspecto específica de las dimensiones de la sección transversal y la dirección de flexión. Este estudio se centra en comprender este fenómeno de inestabilidad, con el objetivo de identificar un umbral potencial de la relación de aspecto de la sección transversal. La inestabilidad dificulta predecir la geometría final, comprometiendo potencialmente el cumplimiento de las tolerancias geométricas. Se desarrolla un modelo de elementos finitos para analizar una sola flexión plana en un conductor en forma de horquilla. Se simulan varias dimensiones de sección transversal con diferentes relaciones de aspecto, identificando aquellas que experimentan inestabilidad. Además, se lleva a cabo una campaña experimental para confirmar la ocurrencia de inestabilidad mediante la prueba de la misma flexión plana única. Los datos experimentales obtenidos se utilizan para validar el modelo de elementos finitos para las dimensiones probadas. El objetivo es proporcionar a los diseñadores una herramienta útil para seleccionar geometrías de horquilla que sean más adecuadas para el proceso de plegado, contribuyendo a un ensamblaje exitoso y mejorando el proceso de diseño general de los conductores en forma de horquilla preformados.