Simulazione della nuova componentistica

Ora che il modello è stato validato, è possibile proseguire con le simu- lazioni al ne di accertare quale potrebbe essere il miglioramento delle per- formance dovuto innanzitutto alla riduzione delle resistenze parassite e, in seconda battuta, a seguito dell'introduzione del nuovo diodo.

Si ipotizzi, dunque, di diminuire il contributo al carico totale dovuto alla resistenza parassita, partendo dal valore attualmente presente nel circuito no ad annullarlo completamente. Per ora il diodo montato è quello origi- nale, ovvero il B240/A. Eettuando la simulazione per diverse velocità, si ottengono i risultati mostrati in gura 4.4. La curva nera del primo graco rappresenta le massime prestazioni del motore, ovvero la corrente circolante quando i suoi morsetti sono cortocircuitati (corrisponde quindi sempre alla curva nera mostrata nei graci precedenti). Partendo dalla rossa no ad ar- rivare alla blu, invece, le curve corrispondono alle correnti di fase ottenute dal circuito completo quando le resistenze parassite vengono calate di volta in volta di un terzo, no ad annullarle.

Nel secondo graco si vuole mostrare il rapporto tra le correnti del circuito completo e quella a morsetti cortocircuitati. Si vorrebbe, idealmente, che tale rapporto fosse pari all'unità, quando invece esso rimane sempre piuttosto

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 motor speed (rpm) 0 5 10 15 20 25 30 35 current (A)

Phase current, sensitivity to parasitic resistance reduction

Motor max performance

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 motor speed (rpm) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 normalized current

Phase current ratio

100% R_p 66% R_p 33% R_p 0% R_p

Figura 4.4: Sensitività delle correnti di fase alla resistenza parassita con montato il diodo B240/A. In nero sono rappresentate le massime performance del motore (morsetti corto- circuitati), dal rosso al blu le correnti del circuito completo soggetto ad una progressiva riduzione della resistenza parassita, no ad annullarla.

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 motor speed (rpm) 0 5 10 15 20 25 30 35 current (A)

Motor max performance

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 motor speed (rpm) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 normalized current

Phase current ratio

B240A B240A B240A B240A 19TQ015S, 100% R_p 19TQ015S, 66% R_p 19TQ015S, 33% R_p 19TQ015S, 0% R_p

Figura 4.5: Sensitività delle correnti di fase alla resistenza parassita. In nero sono rap- presentate le massime performance del motore (morsetti cortocircuitati), dal rosso al blu le correnti del circuito completo soggetto ad una progressiva riduzione della resistenza parassita, no ad annullarla. Le linee piene corrispondono ai risultati ottenuti col diodo B240/A, le linee tratteggiate a quelli ottenuti col 19TQ015S.

basso anche al calare della resistenza parassita. Si noti, però, che il problema maggiore non è tanto che il valore asintotico di queste curve non raggiunga mai il 40%, quanto il fatto che no a 200rpm il rapporto è praticamente zero. Se ora si sostituisse il diodo con la nuova proposta e si eseguisse la stessa simulazione, si otterrebbero i risultati mostrati con linee tratteggiate in - gura 4.5, dove sono stati mantenuti, per confronto, anche i risultati ottenuti col vecchio diodo.

Per basse velocità il nuovo diodo permette di ottenere performance mi- gliori del vecchio in qualunque condizione: la curva tratteggiata rossa, ovvero relativa al nuovo diodo con resistenza parassita invariata, è di gran lunga su- periore alla curva continua blu, associata al vecchio diodo e con resistenza

parassita annullata. Questo risultato, per quanto positivo, è banale da com- prendere se si considera che no a 200rpm il vecchio ponte a diodi risulta spento, mentre quello nuovo si accende per velocità molto più basse (sotto i

100rpm).

Verso la ne del capitolo 3 era stata fatta una proposta per i nuovi cavi da utilizzare per i collegamenti, che consisteva nell'utilizzare conduttori da

2.5mm2 di sezione. Si era mostrato come, a parità di lunghezza, essi por-

tassero la resistenza parassita a circa un dodicesimo del valore originario. Ciò signica che apportando entrambe le modiche proposte, nel graco di gura 4.5 ci si posizionerebbe su una curva di poco inferiore alla tratteggiata più pendente.

Si ricordi, inoltre, che utilizzando il nuovo diodo si sposta il limite di corrente sopportato da 2A a 19A (rms), valore che dalle simulazioni verrebbe raggiunto, nella peggiore delle ipotesi (ovvero quando il carico è minimo), a circa 300rpm.1 _{La velocità appena riportata sembra essere piuttosto bassa, il} che porterebbe a pensare che la componentistica proposta non sia adeguata al miglioramento delle performance che introdurrebbe; a tal proposito c'è però una considerazione da fare: come è stato mostrato in [1, Todeschini], durante una prova impegnativa di un ciclista professionista su un percorso da enduro la velocità di stroke della sospensione posteriore è in grado di

raggiungere picchi di 2000mm

s , ma nel 70% del tempo è limitata a 50

mm s . Considerando il rapporto di riduzione imposto dalla vite a ricircolo di sfere, che fa compiere al rotore un giro completo ogni 10mm di stroke, tale valore si traduce in una velocità di rotazione proprio di 300rpm. Perdipiù, anche

1_{Quelli presentati nei graci sono sempre valori di picco della corrente, mentre il limite}

di sopportazione del diodo è riferito al valore rms. Approssimando per semplicità l'onda

trapezoidale ad una sinusoide, 19A rms corrispondono a 19√2Adi picco, raggiunti appunto

se la velocità dovesse eccedere di molto il limite appena descritto, i periodi temporali durante i quali ciò avverrebbe sarebbero comunque talmente brevi da non consentire alla dinamica termica di far surriscaldare i componenti. Ne consegue che il dimensionamento eettuato risulti corretto.

Un'altra conseguenza di questo ragionamento è legata al fatto che col vecchio diodo la velocità di accensione del ponte raddrizzatore fosse di circa

200rpm: esso sarebbe rimasto spento nella maggior parte delle situazioni,

rendendo di fatto la sospensione idealmente priva di ammortizzatore.

Una volta chiariti tutti questi aspetti legati alla presenza di un carico elettrico non desiderato, non controllabile e che si desidererebbe quindi mi- nimizzare, si passerà ora ad analizzare la parte di carico che invece si vuole introdurre, in quanto perfettamente controllabile e utile all'ottenimento della semi-attività della sospensione.