Modellare gli azionamenti e i motori elettrici
Nel corso degli ultimi anni, i generatori elettrici stanno sempre di più sostituendo i carichi azionati da motore nelle automobili. Vengono studiate differenti soluzioni per affrontare le crescenti necessità di potenza elettrica, con l’attenzione concentrata principalmente sugli attuatori elettrici efficienti dal punto di vista energetico. Nell’ambito del progetto EMDA_LOOP (Optimal low-noise energy-efficient electrical machines and drives for automotive applications), il lavoro è mirato allo sviluppo di modelli multifisici per simulare motori sincroni a magneti permanenti (permanent-magnet synchronous motor, PMSM) e motori a riluttanza commutata (switched reluctance motor, SRM) a livello di componenti. Il lavoro del progetto riguardava l’intero spettro del processo di modellazione – dallo stadio di sviluppo iniziale alla progettazione dettagliata dei componenti – tenendo conto di tutti gli aspetti importanti quali la prestazione e gestione energetica, sicurezza, autonomia di guida, confortevolezza e rumore. Inoltre, i ricercatori hanno combinato processi di progettazione ottimale per i componenti hardware con strategie di controllo ottimale a livello dei componenti e del veicolo, consentendo l’ottimizzazione meccatronica combinata di tutti gli aspetti insieme. I partner del progetto hanno ideato modelli e un vasto assortimento di strumenti di progettazione, che comprendono quelli elettromagnetici, meccanici, vibroacustici e termici. Sono state sviluppate due procedure di progettazione e ottimizzazione, una per i PMSM montati sulla superficie e un’altra per gli SRM, in base al codice MATLAB. Gli strumenti di modellazione combinati analitici e elettromagnetico-vibroacustici per PMSM e SRM sono stati completati. I partner hanno effettuato diverse analisi per studiare le interdipendenze tra progettazioni elettromagnetiche e vibroacustiche PMSM e SRM. L’ambiente di modellazione multifisico è disponibile attraverso l’integrazione di moduli indipendenti. I moduli possono essere usati autonomamente o accoppiati per qualsiasi PMSM montato sulla superficie e SRM. I membri del team hanno applicato la progettazione ottimale in due casi: un compressore per climatizzatore (usando un SRM) e un motore leggero da trazione (usando un PMSM). I risultati sono stati valutati a livello di sistema. Il lavoro ha anche incluso la preparazione dei banchi di prova per valutare le prestazioni di SRM e PMSM. EMDA_LOOP ha svolto diversi studi sul comportamento vibroacustico PMSM. È stata presa in considerazione l’influenza di differenti topologie, configurazioni tortuose e dimensioni geometriche sulle forze radiali nei PMSM. I partner del progetto hanno anche presentato due brevetti per due topologie del convertitore che sono in grado di migliorare le prestazioni di entrambi i tipi di motore. Per diffondere i risultati ottenuti, i membri del progetto hanno ideato il sito web del progetto, hanno effettuato numerose presentazioni e hanno ospitato uno stand espositivo a un simposio internazionale. È stato pubblicato un articolo in una rivista a revisione paritaria e altri seguiranno.
Parole chiave
Azionamenti elettrici, macchine elettriche, EMDA_LOOP, motori sincroni a magneti permanenti, motori a riluttanza commutata
