Estudo e concepção de máquina de relutância síncrona de fluxo axial para tração elétrica automotiva

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Wiltuschnig, Igor Pasa
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/241920
Resumo: O presente trabalho propõe uma metodologia de projeto de uma nova máquina síncrona de relutância variável duplamente saliente, a qual opera com fluxo magnético axial composta por alimentação trifásica e de campo localizadas no estator que propõem a utilização aço silício de grão orientado laminado nos módulos do rotor e do estator. A volatilidade dos preços dos materiais de terras raras motivou a busca pela não utilização de ímãs permanentes que proporciona mais robustez, facilidade na construção e permite operação em mais altas temperaturas. Os modelos da topologia proposta foram validados por comparações. O modelo analítico por redes de relutância viabilizou o dimensionamento e a pronta obtenção dos melhores parâmetros para o dispositivo, assim como o modelo semi-analítico possibilitou a análise na condição de saturação de todos os componentes de conjugado. A anisotropia dos aços utilizados foi contemplada pelo modelo numérico, os quais foram caracterizados experimentalmente. Considerando-se as características avaliadas, os resultados analíticos, numéricos e experimentais do protótipo construído atendem os requisitos do projeto. A construção modular dos rotores e do estator possibilitou a manufatura da máquina com aço laminado de grão orientado e maximizou a quantidade de cobre nas ranhuras. Com isto, atingiuse uma densidade de conjugado de 30,4 kNm/m³, equiparando-a às máquinas radiais de ímãs permanentes empregadas para tração elétrica.
id URGS_aa2ddfa4d2c83fbb46ff8d77b4ab0f1a
oai_identifier_str oai:www.lume.ufrgs.br:10183/241920
network_acronym_str URGS
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
repository_id_str 1853
spelling Wiltuschnig, Igor PasaFlores Filho, Aly Ferreira2022-07-06T04:58:14Z2022http://hdl.handle.net/10183/241920001141382O presente trabalho propõe uma metodologia de projeto de uma nova máquina síncrona de relutância variável duplamente saliente, a qual opera com fluxo magnético axial composta por alimentação trifásica e de campo localizadas no estator que propõem a utilização aço silício de grão orientado laminado nos módulos do rotor e do estator. A volatilidade dos preços dos materiais de terras raras motivou a busca pela não utilização de ímãs permanentes que proporciona mais robustez, facilidade na construção e permite operação em mais altas temperaturas. Os modelos da topologia proposta foram validados por comparações. O modelo analítico por redes de relutância viabilizou o dimensionamento e a pronta obtenção dos melhores parâmetros para o dispositivo, assim como o modelo semi-analítico possibilitou a análise na condição de saturação de todos os componentes de conjugado. A anisotropia dos aços utilizados foi contemplada pelo modelo numérico, os quais foram caracterizados experimentalmente. Considerando-se as características avaliadas, os resultados analíticos, numéricos e experimentais do protótipo construído atendem os requisitos do projeto. A construção modular dos rotores e do estator possibilitou a manufatura da máquina com aço laminado de grão orientado e maximizou a quantidade de cobre nas ranhuras. Com isto, atingiuse uma densidade de conjugado de 30,4 kNm/m³, equiparando-a às máquinas radiais de ímãs permanentes empregadas para tração elétrica.This thesis presents the design methodology of a doubly salient variable reluctance synchronous machine that operates with axial magnetic flux composed of three-phase and field windings located in the stator and proposes the use of laminated grain-oriented silicon steel in the rotor an and the stator modules. The price volatility of rare earth materials motivated the search for the non-use of permanent magnets that provide more robustness, ease of construction and allow operation at higher temperatures. The models of the proposed topology were validated by comparisons. The comparisons validate the models of the proposed topology. The analytical model by reluctance networks enabled the quick sizing and obtaining of the best parameters for the device. The semi-analytical model can perform analysis under saturation operation and torque components. Finally, the numerical model included the anisotropy of the steels used and experimentally characterized. The analytical, numerical and experimental results of the built prototype showed good results considering the evaluated characteristics. The modular construction of the rotors and stator made it possible to manufacture this machine with grain-oriented steel and maximized slot fill factor. As a result, a torque density of 30.4 kNm/m³ was reached, matching the radial PM machines used for electrical traction.application/pdfporVeículos elétricosMáquinas síncronasTração elétricaMáquinas : Projeto e construçãoAnalytical modelModular constructionDouble rotorDouble excitationEnergy efficiencyAxial fluxRegenerative brakingSynchronous reluctance machinesAutomotive tractionElectric vehiclesEstudo e concepção de máquina de relutância síncrona de fluxo axial para tração elétrica automotivainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisUniversidade Federal do Rio Grande do SulEscola de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaPorto Alegre, BR-RS2022doutoradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGSinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)instacron:UFRGSTEXT001141382.pdf.txt001141382.pdf.txtExtracted Texttext/plain289715http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/241920/2/001141382.pdf.txtfc88342a256be7dca1fc8eea9d01a7c5MD52ORIGINAL001141382.pdfTexto completoapplication/pdf11747536http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/241920/1/001141382.pdf379926f175c07740bc11fa8e010ff827MD5110183/2419202022-07-07 04:57:41.703494oai:www.lume.ufrgs.br:10183/241920Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://lume.ufrgs.br/handle/10183/2PUBhttps://lume.ufrgs.br/oai/requestlume@ufrgs.br||lume@ufrgs.bropendoar:18532022-07-07T07:57:41Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Estudo e concepção de máquina de relutância síncrona de fluxo axial para tração elétrica automotiva
title Estudo e concepção de máquina de relutância síncrona de fluxo axial para tração elétrica automotiva
spellingShingle Estudo e concepção de máquina de relutância síncrona de fluxo axial para tração elétrica automotiva
Wiltuschnig, Igor Pasa
Veículos elétricos
Máquinas síncronas
Tração elétrica
Máquinas : Projeto e construção
Analytical model
Modular construction
Double rotor
Double excitation
Energy efficiency
Axial flux
Regenerative braking
Synchronous reluctance machines
Automotive traction
Electric vehicles
title_short Estudo e concepção de máquina de relutância síncrona de fluxo axial para tração elétrica automotiva
title_full Estudo e concepção de máquina de relutância síncrona de fluxo axial para tração elétrica automotiva
title_fullStr Estudo e concepção de máquina de relutância síncrona de fluxo axial para tração elétrica automotiva
title_full_unstemmed Estudo e concepção de máquina de relutância síncrona de fluxo axial para tração elétrica automotiva
title_sort Estudo e concepção de máquina de relutância síncrona de fluxo axial para tração elétrica automotiva
author Wiltuschnig, Igor Pasa
author_facet Wiltuschnig, Igor Pasa
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Wiltuschnig, Igor Pasa
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Flores Filho, Aly Ferreira
contributor_str_mv Flores Filho, Aly Ferreira
dc.subject.por.fl_str_mv Veículos elétricos
Máquinas síncronas
Tração elétrica
Máquinas : Projeto e construção
topic Veículos elétricos
Máquinas síncronas
Tração elétrica
Máquinas : Projeto e construção
Analytical model
Modular construction
Double rotor
Double excitation
Energy efficiency
Axial flux
Regenerative braking
Synchronous reluctance machines
Automotive traction
Electric vehicles
dc.subject.eng.fl_str_mv Analytical model
Modular construction
Double rotor
Double excitation
Energy efficiency
Axial flux
Regenerative braking
Synchronous reluctance machines
Automotive traction
Electric vehicles
description O presente trabalho propõe uma metodologia de projeto de uma nova máquina síncrona de relutância variável duplamente saliente, a qual opera com fluxo magnético axial composta por alimentação trifásica e de campo localizadas no estator que propõem a utilização aço silício de grão orientado laminado nos módulos do rotor e do estator. A volatilidade dos preços dos materiais de terras raras motivou a busca pela não utilização de ímãs permanentes que proporciona mais robustez, facilidade na construção e permite operação em mais altas temperaturas. Os modelos da topologia proposta foram validados por comparações. O modelo analítico por redes de relutância viabilizou o dimensionamento e a pronta obtenção dos melhores parâmetros para o dispositivo, assim como o modelo semi-analítico possibilitou a análise na condição de saturação de todos os componentes de conjugado. A anisotropia dos aços utilizados foi contemplada pelo modelo numérico, os quais foram caracterizados experimentalmente. Considerando-se as características avaliadas, os resultados analíticos, numéricos e experimentais do protótipo construído atendem os requisitos do projeto. A construção modular dos rotores e do estator possibilitou a manufatura da máquina com aço laminado de grão orientado e maximizou a quantidade de cobre nas ranhuras. Com isto, atingiuse uma densidade de conjugado de 30,4 kNm/m³, equiparando-a às máquinas radiais de ímãs permanentes empregadas para tração elétrica.
publishDate 2022
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2022-07-06T04:58:14Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2022
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10183/241920
dc.identifier.nrb.pt_BR.fl_str_mv 001141382
url http://hdl.handle.net/10183/241920
identifier_str_mv 001141382
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
instname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
instacron:UFRGS
instname_str Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
instacron_str UFRGS
institution UFRGS
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
bitstream.url.fl_str_mv http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/241920/2/001141382.pdf.txt
http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/241920/1/001141382.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv fc88342a256be7dca1fc8eea9d01a7c5
379926f175c07740bc11fa8e010ff827
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
repository.mail.fl_str_mv lume@ufrgs.br||lume@ufrgs.br
_version_ 1810085587934248960

Registros relacionados