Sviluppo di modelli termici per motori sincroni a riluttanza assistiti con magneti permanenti

The aim of this work is the development of a lumped thermal model for a PMASynRM motor. Once the model was developed, it was validated against experiments in order to point out strengths and defects. Then, a sensitivity analysis was performed, to identify the critical components from a thermal point of view. The work proposes also a way to improve critical components and to reduce the average temperature. In the end, by using COMSOL Multiphysics, a heat transfer correlation for rotating finned shafts with superimposed air flow was derived and the optimal geometry was found for the annular fins on the shaft. The work allowed gaining further knowledge about the influence of fins on fluid dynamics, since the analysis was extended to spacings never considered before.

Il presente lavoro ha come scopo lo sviluppo di un modello termico a parametri concentrati per un motore PMASynRM. Una volta sviluppato il modello, se ne verifica l'aderenza al motore reale grazie ad apposite prove sperimentali, evidenziando pregi e difetti del modello creato. Viene poi eseguita un'analisi di sensitività, utile a comprendere quali siano i componenti che influiscono maggiormente sul comportamento termico del motore; viene proposta, per ogni sezione critica del motore, una possibile miglioria termica. Infine, utilizzando il software COMSOL Multiphysics, viene determinata numericamente una correlazione per alettature anulari poste in rotazione e investite da una corrente d'aria trasversale, utile per ottimizzare la geometria dell'alettatura calettata sull'albero. Il lavoro svolto presenta i seguenti contributi originali: (i) formazione di un modello a parametri concentrati per un motore elettrico basato su un approccio generalizzabile ad altre macchine; (ii) estensione della correlazione Nu-Re-geometria per alette anulari rotanti investite da un flusso d'aria trasversale.