Dimensionamento di una macchina ad avvolgimenti concentrati per applicazioni automotive

The thesis focuses on the study and sizing of a concentrated winding machine for automotive applications. The discussion is divided as follows: after an introduction on the constraints, peculiar to the automotive application, to be respected in the sizing of the machine and on the characteristics of the motor and inverter in this sector, we move on to the analytical model of concentrated winding machines, with regard to the AC brushless type. Then, the sizing equations of the concentrated winding machine are presented and are used to obtain the main dimensions of the machine, based on the required performance. The computations are then validated by simulations of different operating conditions of the machine carried out by Ansys Maxwell, a finite element analysis software. Finally, the behavior of the machine when powered by an inverter is studied, with particular attention to losses in order to calculate the efficiency.

La tesi è incentrata sullo studio e sul dimensionamento di una macchina ad avvolgimenti concentrati per applicazioni automotive. La trattazione si articola nel seguente modo: dopo un’introduzione sui vincoli, peculiari dell’applicazione automotive, da rispettare nel dimensionamento della macchina e sulle caratteristiche, specifiche del settore, del motore e dell’inverter, si passa alla trattazione analitica delle macchine ad avvolgimenti concentrati, con particolare riguardo alla tipologia AC brushless. Successivamente, si presentano le equazioni di dimensionamento (sizing equations) della macchina ad avvolgimenti concentrati e si utilizzano per ricavare le dimensioni principali della macchina, in base alle prestazioni richieste. I calcoli svolti sono poi validati dalle simulazioni di diverse condizioni di funzionamento della macchina svolte col software Ansys Maxwell, che effettua l’analisi agli elementi finiti. Infine, si studia il comportamento della macchina quando è alimentata da inverter, con particolare attenzione alle perdite ai fini del calcolo del rendimento.