Sommario Introduzione Il progetto motoruota Obiettivi della tesi Layout meccanico del sistema.3

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Rocco Agostini
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1 Sommario _ Capitolo 1 Analisi preliminare 1.1. Introduzione Il progetto motoruota Obiettivi della tesi Layout meccanico del sistema Trasmissione ad asse cavo Applicazione al caso in esame Vincoli geometrici Parametri di progetto Carro di riferimento Specifiche iniziali Calcolo delle resistenze al moto Resistenza della coppia ruota-rotaia Resistenza della coppia perno-cuscinetto Resistenza dell aria Resistenza dovuta alla gravità Resistenza dovuta alle curve Resistenza totale all avanzamento Forza di trazione all avviamento e caratteristica meccanica ideale...19 Capitolo 2 Influenza dei parametri elettrici sulle curve caratteristiche della macchina 2.1. Descrizione del modello adottato Macchina sincrona a magneti permanenti Ipotesi di base Espressione della tensione di fase Espressione della potenza Capacità di potenza a bassa velocità Angolo ottimo di corrente...26

2 Potenza massima a velocità nominale Limite imposto alla tensione Curve limite ad x ds costante Costruzione della curva di capacità di potenza Effetto della variazione dei parametri sulle curve caratteristiche Criterio per l ottenimento di un ampio campo di velocità Curve caratteristiche di configurazioni intermedie Utilizzo al di sotto della curva di capacità di potenza Corrente minima di funzionamento Costruzione delle curve di corrente minima e dei valori di γ ad essa associati Capacità di potenza dei motori di tipo isotropo...46 Capitolo 3 Dimensionamento della macchina a flusso radiale 3.1. Criterio di dimensionamento Algoritmo di progettazione Ipotesi semplificative Specifiche preliminari Scelta del numero di poli e cave Ottimizzazione del diametro Tensione e frequenza di alimentazione Dimensionamento dei magneti permanenti Principali grandezze della macchina Dimensioni geometriche Densità lineare di corrente e pressione superficiale Dimensionamento del circuito magnetico Dimensionamento degli avvolgimenti statorici Dimensionamento delle cave di statore Volumi delle parti attive..71

3 3.10. Parametri elettrici della macchina Valutazione delle perdite e del rendimento Reazione d armatura Modello termico della macchina Ipotesi semplificative Modello termico della carcassa Modello termico del giogo di statore Modello termico dei denti di statore Modello termico degli avvolgimenti Modello termico del traferro Modello termico delle testate degli avvolgimenti Modello termico della testata della macchina Modello termico del rotore Modello termico dell albero Rete equivalente..90 Capitolo 4 Rassegna di macchine a flusso assiale 4.1. Principali vantaggi della tipologia a flusso assiale Macchine a magneti superficiali Macchina single stage Macchina TORUS-NS Macchina TORUS-S Macchine AFIR Macchine multi stage Cenni su altre configurazioni..106 Capitolo 5 Dimensionamento della macchina a flusso assiale 5.1. Ipotesi semplificative Specifiche preliminari Tensione e frequenza di alimentazione...110

4 5.4. Dimensionamento dei magneti permanenti Dimensionamento del circuito magnetico Dimensionamento degli avvolgimenti statorici Dimensionamento delle cave di statore Volumi delle parti attive della macchina Valutazione delle perdite e del rendimento Reazione d armatura Modello termico della macchina Capitolo 6 Verifica tramite modelli ad elementi finiti 6.1. Software adottato Modellazione geometrica Modello bidimensionale della macchina a flusso radiale Modello tridimensionale della macchina a flusso assiale Mesh ad elementi finiti Simulazioni con il modello di macchina a flusso radiale F.e.m. indotte a velocità nominale Reazione d armatura Funzionamento a velocità nominale Simulazioni con il modello di macchina a flusso assiale Simulazione istantanea con corrente nominale Stima dell induttanza di fase..153 Capitolo 7 Conclusioni 7.1. Confronto delle soluzioni proposte Possibili sviluppi futuri..156 Appendice A - Calcolo dell angolo ottimo di corrente 157 Appendice B - Espressione della f.e.m. indotta in un avvolgimento..158 Appendice C - Matrice delle ammettenze 159

5 Appendice D - Espressione della densità lineare di corrente..160 Appendice E - Espressione della f.e.m. indotta in un avvolgimento (macchina assiale)..162 Lista simboli Bibliografia

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