Fatiga termomecánica del rotor de un motor síncrono de imán permanente interior
Autores: Sahu, Ashish Kumar; Haddad, Reemon Z.; Al-Ani, Dhafar; Bilgin, Berker
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Fatiga termomecánica del rotor de un motor síncrono de imán permanente interior
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Imán
Motores síncronos
Par
Vida a fatiga
Variación de temperatura
Curva de esfuerzo-vida
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Los motores síncronos de imán permanente de interior (IPMSM) se utilizan ampliamente como motores de tracción hoy en día debido a su excepcional par, densidad de potencia y amplio rango de operación de potencia constante. En el uso del mundo real, un rotor de IPMSM experimenta cargas electromagnéticas, térmicas y mecánicas variables. En tales condiciones, se deben utilizar criterios de diseño basados en la vida por fatiga en lugar de criterios de diseño basados en el estrés para garantizar la integridad estructural del rotor. Además, la dinámica de conducción puede cambiar la temperatura del rotor de manera continua, lo que afecta las propiedades electromagnéticas, mecánicas y de fatiga del material del rotor. Este documento propone un flujo de trabajo robusto de simulación de fatiga termomecánica del rotor considerando las cargas significativas que actúan sobre un rotor de IPMSM y la variación de temperatura a lo largo de un ciclo de conducción. Se discute un enfoque acelerado de estimación de la vida por fatiga basado en el método de extracción de picos y valles para reducir significativamente el tiempo de simulación para el análisis de estrés y fatiga. Luego, se presenta un método para la generación de curvas de estrés-vida para cargas variables. También se presenta un estudio de sensibilidad con una curva S-N mediana, y una curva S-N de 90% de fiabilidad y 95% de confianza (R90C95).
Descripción
Los motores síncronos de imán permanente de interior (IPMSM) se utilizan ampliamente como motores de tracción hoy en día debido a su excepcional par, densidad de potencia y amplio rango de operación de potencia constante. En el uso del mundo real, un rotor de IPMSM experimenta cargas electromagnéticas, térmicas y mecánicas variables. En tales condiciones, se deben utilizar criterios de diseño basados en la vida por fatiga en lugar de criterios de diseño basados en el estrés para garantizar la integridad estructural del rotor. Además, la dinámica de conducción puede cambiar la temperatura del rotor de manera continua, lo que afecta las propiedades electromagnéticas, mecánicas y de fatiga del material del rotor. Este documento propone un flujo de trabajo robusto de simulación de fatiga termomecánica del rotor considerando las cargas significativas que actúan sobre un rotor de IPMSM y la variación de temperatura a lo largo de un ciclo de conducción. Se discute un enfoque acelerado de estimación de la vida por fatiga basado en el método de extracción de picos y valles para reducir significativamente el tiempo de simulación para el análisis de estrés y fatiga. Luego, se presenta un método para la generación de curvas de estrés-vida para cargas variables. También se presenta un estudio de sensibilidad con una curva S-N mediana, y una curva S-N de 90% de fiabilidad y 95% de confianza (R90C95).