Diseño y escalamiento de motor de imanes permanentes interior para aplicaciones en tracción de vehículos eléctricos.

Abstract

En la actualidad se observa un proceso de electrificación en los medios de transporte, con gran crecimiento en vehículos particulares, de transporte público y de carga. Lograr mayor comprensión de las características y comportamiento de las máquinas eléctricas rotatorias usadas en aplicaciones de tracción, es un tema de interés. Este asunto cobra especial relevancia debido a la mayor conciencia en relación a los efectos de la contaminación generada por los combustibles fósiles y la incidencia de estos en el calentamiento global, la cual se intenta detener mediante políticas de estado tendientes a lograr mayor eficiencia y menores emisiones en el corto y mediano plazo. El objetivo principal de esta tesis, es presentar una metodología analítica de escalamiento de motor eléctrico, a partir de un diseño de referencia, ajustado a los requerimientos de los vehículos completamente eléctricos. La validación de los resultados se realizará a través de software de elementos finitos, contrastando el modelo escalado con el de referencia. Para lograr el objetivo planteado, se realiza una revisión bibliográfica de artículos científicos, en los que se muestra la evolución de las máquinas eléctricas de uso en tracción, destacando las ventajas y desventajas de una tecnología frente a las otras, con el fin de establecer las características, tecnología y topología más adecuada para estas aplicaciones. Establecido el tipo de máquina más adecuado, se determinan los parámetros para efectuar un diseño. Desde el punto de vista de dimensionamiento y geometría, se utiliza una técnica que utiliza ecuaciones para coeficiente de salida D3L. Esta técnica de diseño es usada, debido a que hacer frente de mejor forma a las exigencias de las aplicaciones de electromovilidad exhibidas anteriormente. Desde el punto del devanado de la máquina, se utiliza un procedimiento basado en la teoría de estrella de ranuras. Sobre la máquina diseñada, se determinan las expresiones que describirán su escalamiento, para finalmente aplicar estas expresiones ajustando el diseño base a nuevos requerimientos en forma rápida y sencilla, validando los resultados mediante la comparación de las densidades de flujo magnéticos del modelo de referencia y el modelo escalado, utilizando software de elementos finitos.