Gestione termica nei motori sincroni ad eccitazione separata per applicazioni automotive

The presented thesis focuses on the analysis of electric motors, with particular attention to their cooling systems that enhance performances and ensure their safe operation. To guarantee a clear understanding, a step-by-step approach has been adopted Chapter 1 of the thesis introduces the structure and operating principles of the syn chronous electric machine, with a specific focus on two particular types: the Externally Excited Synchronous Motor (EESM) and the Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM). Chapter 2, which constitutes the core of the thesis, aims to present the state of the art of cooling systems for electric motors, distinguishing and comparing the solutions currently available on the market, with particular emphasis on liquid cooling systems. Chapter 3 is devoted to analyze a case study conducted by the University of Padova, involving the design of a powertrain for electric heavy vehicles. The analysis was carried out using ANSYS MotorCAD software, useful both for modeling the selected motor and for performing electromagnetic and thermal simulations of the overall system. Chapter 4 exposes a summary of the obtained results and some considerations on emer ging trends, highlighting the most promising and sustainable solutions for the future.

L’elaborato qui presentato si focalizza sull’analisi dei motori elettrici, attenzionando quelli che sono i sistemi di raffreddamento che ne incrementano le prestazioni e ne assicurano il corretto funzionamento. Per garantire una comprensione chiara, si è deciso di procedere per gradi: Il Capitolo 1 dell’elaborato introduce la struttura ed il funzionamento della macchina elettrica sincrona, per poi focalizzarsi su due tipologie specifiche: il motore sincrono ad eccitazione separata (EESM) e il motore sincrono a magneti permanenti (PMSM). Il Capitolo 2, che rappresenta la parte più corposa della tesi, ha come obiettivo espor re lo stato dell’arte dei sistemi di raffreddamento per motori elettrici, distinguendo e confrontando le opzioni disponibili attualmente sul mercato e ponendo l’attenzione sui sistemi di raffreddamento a liquido. Il Capitolo 3 è dedicato all’analisi di un caso applicativo portato avanti dall’Università di Padova, nel quale è stato studiato un powertrain per veicoli elettrici. Tale analisi è stata condotta tramite l’utilizzo del software ANSYS MotorCAD, utile sia per la modellazione del motore considerato e sia per le simulazioni elettromagnetiche e termiche del sistema complessivo. Infine, il Capitolo 4 presenta una sintesi dei risultati ottenuti ed una riflessione sui trend emergenti, evidenziando le soluzioni più promettenti e sostenibili per il futuro.