Fig.2.39 Motore analizzato nella prova e relativo andamento della coppia
Osservazioni sui risultati
In questo caso la geometria a tre barriere ottiene risultati nettamente migliori rispetto alle geometrie usate per le prove precedenti. Questo miglioramento delle prestazioni si può identificare nel miglior interfacciamento tra la nuova geometria dello statore e quella del rotore. Il miglioramento delle prestazioni ottenuto con questa prima terna di prove, conferma l’esigenza, una volta stabilita la miglior configurazione per lo statore, di ottimizzare il rotore.
Terna con le induzioni maggiori
Corona
La distribuzione delle linee di flusso risulta ottimale sia allo statore che al rotore. Non ci sono zone con saturazione, e l’interfaccia tra statore e rotore fa in modo che al rotore la densità delle linee di flusso sia ottimale e simile a quella del motore costruito con l’ottimizzazione. Le prestazioni sono abbastanza buone sia per quanto riguarda la percentuale di ripple che per la coppia media, questi due parametri infatti non sono molto lontani da quelli ottenuti con la prima ottimizzazione. La forma d’onda è notevolmente migliorata anche rispetto agli altri motori di questa ottimizzazione. L’entità della distorsione causata dal contenuto armonico è molto ridotta. Analizzando la forma d’onda è possibile notare due oscillazioni elevate tra i 5° e i 10°, queste due oscillazioni sono notevolmente più marcate rispetto alle altre e vanno a determinare l’elevata percentuale di ripple. A tal proposito, ottimizzando il rotore si può cercare di ridurre l’entità di queste due oscillazioni e ottenere così un grande improvemement per quanto ridguarda il ripple.
Tab.2.33
% 𝑅𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒 𝑃𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑐𝑜𝑝𝑝𝑖𝑎
100
Fig.2.40 Motore analizzato nella prova e relativo andamento della coppia
Dente
Anche in questo caso l’interfaccia tra statore e rotore è ottimale, le due geometrie s’incastrano bene e consentono di avere una distribuzione omogenea e abbastanza affine a quella ottenuta con la prima ottimizzazione. La forma d’onda e le prestazioni sono migliorate, la percentuale di ripple è vicina a quella ottenuta con la prova precedente e la coppia media è più alta. La forma d’onda è identica a quella ottenuta in precedenza ed è molto buona, come nel caso precedente la percentuale di ripple è influenzata dalle due oscillazioni tra i 5° e i 15°. In questo caso l’aumento della coppia media è legato alla differente area dello slot di statore, infatti in questo motore questa è più piccola e molto simile a quella dello statore di base.
101 Tab.2.34 % 𝑅𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒 𝑃𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑐𝑜𝑝𝑝𝑖𝑎 56.354542 4.492348
Fig.2.41 Motore analizzato nella prova e relativo andamento della coppia
Spigolo basso
In questo motore la forma delle cave presenta molti spigoli sia nella parte superiore che nella parte laterale, questo forza la curvatura delle linee di flusso e ne forza l’andamento. L’aspetto che risente di più della foma dei denti è l’interfaccia tra statore e rotore, infatti le linee di flusso tedono ad entrare nel rotore con una maggior curvatura. Quest’ulltimo aspetto descritto, com’è stato osservato in precedenza, va ad influire negativamente sulla forma d’onda ma sopratutto sulla percentuale di ripple, aumentando l’entità delle oscillazioni di coppia. Le prestazioni del motore in questo caso sono peggiorate rispetto alle altre prove di questa terna. La percentuale di ripple è aumentata molto e le
102
oscillazioni sono mediamente più elevate di quelle ottenute con gli altri motori. La forma d’onda e la coppia media sono in linea con gli standard ottenuti fin ora, ma non compensano l’aumento di ripple. Tab.2.35 % 𝑅𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒 𝑃𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑐𝑜𝑝𝑝𝑖𝑎 66.956309 4.642148
Fig.2.42 Motore analizzato nella prova e relativo andamento della coppia
Osservazioni sui risultati
In queste dodici prove i risultati hanno messo in luce la grande influenza che esercita la geometria di statore sulle prestazioni del motore. In generale il peggiorameto delle prestazioni è stato
accompagnato da un miglioramento della forma d’onda, in particolare del suo contenuto armonico. Analizzando l’andamento delle linee di flusso e la geometria generata dall’unione tra gli statori e i
103
rotori ottimizzati, l’interfaccia tra statore e rotore è risultata determinante per garantire una
distribuzione del flusso, il possibile omogenea. I risultati migliori sono stati ottenuti nei motori con l’induzione media più alta, nella parte centrale dei denti di statore, e con le linee di flusso interfacciate meglio con il rotore. I motori con le prestazioni più alte sono quelli con le tre barriere, questo
conferma un andamento già osservato in precedenza e conferma l’importanza del legame tra la geometria del rotore e la distribuzione delle linee di flusso. I motori ottenuti necessitano di un ottimizzazione del rotore, infatti la variazione della configurazione dello statore ha influito troppo sulle prestazioni, rendendo necessario un adattamento della geometria. Questo non annulla i risultati precedenti ma mette in luce l’importanza del legamame tra le geometrie dei vari componenti del motore. Come base per le ottimizzazioni verranno riprese le due geometrie migliori, una a quattro barriere e una a tre barriere, e ne verrà modificata la configurazione del rotore.
2.7 Seconda Ottmizzazione del rotore
Come si è potuto evincere dalle prove precdenti, al fine di migliorare le prestazioni dei motori si qui esaminati, è necessario proseguire con una seconda ottimizzaizone della geometria del rotore. In particolare verranno ottimizzati due rotori, uno con quattro barriere e uno con tre barriere. Per il rotore a quattro barriere verrà utilizzato lo statore con la massima induzione nel dente, mentre per quello a tre barriere si utilizzerà quello con la massima induzione nella corona. Considerando le percentuali di ripple e le forme d’onda ottenute con i motori esaminati in precedenza, i due statori scelti per questa ottimizzazione risultano essere i più adatti a fornire risultati migliori. Per quanto riguarda lo svolgimento, questa ottimizzazione verrà sviluppata in due fasi, una prima fase in cui verranno ottimizzati solamente gli angoli e una seconda fase dove verranno presi in considerazione solo gli spazi. Questo serve sia a velocizzare le prove che a confermare le ipotesi fatte.