Modelowanie napędów i silników elektrycznych
W ostatnich latach zespoły elektryczne stopniowo zastępują silniki o napędzie spalinowym w samochodach. Badane są rozmaite rozwiązania mające spełnić rosnące wymogi związane z mocą elektryczną, przy czym najwięcej uwagi poświęca się energooszczędnym napędom elektrycznym. W ramach projektu EMDA_LOOP (Optimal low-noise energy-efficient electrical machines and drives for automotive applications) przystąpiono do opracowania modeli wielofizycznych do symulacji silników synchronicznych z magnesem trwałym (PMSM) oraz silników z przełączalną reluktancją (SRM) na poziomie podzespołów. Prace w ramach projektu obejmowały pełne spektrum procesu modelowania od początkowego rozwoju po szczegółowe projektowane podzespołów z uwzględnieniem wszystkich istotnych zagadnień, takich jak energooszczędność oraz zarządzanie, bezpieczeństwo, zasięg, komfort i hałas. Ponadto badacze połączyli optymalne procesy projektowania podzespołów sprzętowych z optymalnymi strategiami kontroli na poziomie podzespołów i pojazdu, co umożliwiło jednoczesną optymalizację mechatroniczną we wszystkich aspektach. Partnerzy projektu zaprojektowali modele i szereg narzędzi konstrukcyjnych, w tym elektromagnetycznych, mechanicznych, wibroakustycznych i termicznych. Na podstawie kodu MATLAB opracowano dwie procedury konstrukcyjne i optymalizacyjne – jedną dla montowanych powierzchniowo PMSM, drugą dla SRM. Sprzężone elektromagnetyczno-wibroakustyczne narzędzia analityczne do modelowania PMSM i SRM zostały pomyślnie opracowane. Partnerzy przeprowadzili szereg analiz pozwalających im poznać współzależności między konstrukcjami elektromagnetycznymi i wibroakustycznymi PMSM i SRM. Wielofizyczne środowisko modelowania jest dostępne poprzez integrację niezależnych modułów. Moduły te można wykorzystywać albo niezależnie albo w sprzężeniu z dowolnymi montowanymi powierzchniowo PMSM i SRM. Partnerzy projektu zastosowali konstrukcję optymalną w dwóch przypadkach: do sprężarki klimatyzacji (wykorzystującej SRM) oraz silnika trakcji świetlnej (wykorzystującego PMSM). Wyniki zostały ocenione na poziomie systemowym. Dalsze prace obejmują także opracowanie stołów pomiarowych do ewaluacji wydajności SRM i PMSM. W ramach projektu EMDA_LOOP przeprowadzono szereg badań nad zachowaniem wibroakustycznym PMSM. Uwzględniono wpływ różnych topologii, konfiguracji zwijania i wymiarów geometrycznych na siły promieniowe w PMSM. Partnerzy projektu złożyli także dwa wnioski patentowe dotyczące dwóch topologii przetworników zdolnych do poprawy wydajności obu typów silnika. Aby rozpowszechnić wyniki projektu, jego uczestnicy zaprojektowali poświęconą mu stronę internetową, przeprowadzili liczne prezentacje oraz udostępnili stoisko wystawowe podczas sympozjum międzynarodowego. Opublikowano także jeden artykuł w czasopiśmie naukowym, a kolejny wkrótce doczeka się publikacji.
Słowa kluczowe
Napędy elektryczne, silniki elektryczne, EMDA_LOOP, silniki synchroniczne z magnesem trwałym, silniki z przełączalną reluktancją
