Dimensionamento e studio di una macchina a commutazione di flusso a magneti permanenti

Once the machine topology and the operating principle were introduced, it was decided to design a Flux Switching Permanent Magnet Machine (FSPM) of such power that it could be used as a traction motor in the automotive field. Once the general project has been defined, this work focuses on the study of no-loaded and loaded operating conditions; moreover an analysis of the inductances leads to define the machine model and the type of control. After that, two problems will be analyzed, which are the saturation of the magnetic core and the cogging torque; finally, there is a study of performances for the aforementioned category of employment. In order to guarantee greater integrity to the results obtained, a double analysis is done; therefore, in some cases, in coexistence with an analytical approach, there is verification through FEM 2-D simulations, in other cases, instead, some data are extracted from the finite element model and then manipulated. Furthermore, the discussion is based on the methods already used for studying of common synchronous machines in literature, highlighting the properties that distinguish it from all the others.

Introdotta la topologia e il principio di funzionamento, si è deciso di progettare una macchina a commutazione di flusso a magneti permanenti (FSPM) di potenza tale da poter essere impiegata come motore di trazione in campo automobilistico. Definito il progetto di massima, l’elaborato si concentra sullo studio del comportamento a vuoto e a carico; a seguire vi è un’analisi delle induttanze che porta a definire il modello di macchina e la tipologia di controllo. Dopodiché si affronteranno due problematiche che la caratterizzano, che sono la saturazione del nucleo magnetico e la coppia di cogging; infine vi è uno studio delle prestazioni del motore per la possibile categoria d’impiego sopra citata. Si è cercato di progettare e analizzare i vari aspetti con due differenti procedure che andassero di pari passo in tutta la discussione, in modo tale da garantire maggior integrità ai risultati ottenuti. Perciò in alcuni casi, parallelamente ad approccio di tipo analitico, vi è una verifica tramite delle simulazioni FEM 2-D, in altri casi, invece, si estrapolano alcuni dati dal modello a elementi finiti per poi manipolarli. La trattazione prende fondamento dalle metodologie già note per lo studio delle macchine sincrone comuni in letteratura, rimarcando le peculiarità che la contraddistinguono da queste.