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Type: Dissertação
Title: Influência da sobreposição de polos em máquinas de relutância variável de fluxo axial com núcleo do tipo C
Title in English: Influence of pole overlap in axial flux variable reluctance machines with C-type core
Authors: Gomes Filho, Leonardo Ponte Ferreira
Advisor: Siqueira de Castro Teixeira, Vanessa
Keywords: Máquinas Elétricas;Máquina de Relutância Variável;Circuito Magnético Equivalente;Indutância;Densidade de Potência Elétrica
Issue Date: 27-Jul-2022
Citation: GOMES FILHO, L. P. F. Influência da sobreposição de polos em máquinas de relutância variável de fluxo axial com núcleo do tipo C. 2022. 69f. Dissertação. (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e da Computação - Campus de Sobral, Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2022.
Abstract in Brazilian Portuguese: As máquinas de relutância variável (MRV) surgiram como alternativa de máquinas elétricas com alta densidade de potência frente à crescente demanda por energia e o alto custo dos imãs permanentes de terras raras. As MRVs possuem baixa inércia por não apresentarem bobinas ou imãs permanentes no rotor, sendo utilizadas em energia eólica e carros elétricos. As MRVs podem ser classificadas em máquinas elétricas de fluxo radial (MRVs convencionais) e de fluxo axial de acordo com a direção do fluxo magnético. As máquinas de relutância variável de fluxo axial com núcleo do tipo C (MRV-C) apresentam núcleos magnéticos modulares e independentes, reduzindo o comprimento do caminho de fluxo magnético e, consequentemente, aumentando a densidade de fluxo magnético. No entanto, a condição de operação em uma região de alta saturação magnética dificulta sua modelagem. Este trabalho apresenta uma proposta de investigação sobre o projeto de MRV-C. É apresentado um método de circuito magnético equivalente (MEC) eficiente para o cálculo da indutância nas posições alinhada e desalinhada a partir das dimensões da MRV-C e do material magnético, com ou sem sobreposição de polos na posição desalinhada. Em seguida, os resultados de indutâncias são comparados com simulações em métodos de elementos finitos e com resultado experimental. Além disso, é analisada a influência da sobreposição de polos na posição desalinhada para o cálculo das indutâncias e da densidade de potência elétrica. É proposta uma nova equação de projeto de máquinas elétricas para que as MRVs-C não apresentem sobreposição de polos na posição desalinhada. Os resultados de simulação e experimentais validam a eficiência da metodologia utilizada para o cálculo das indutâncias. As máquinas elétricas com sobreposição de polos na posição desalinhada apresentam menor inclinação do perfil de indutância e, consequentemente, menor densidade de potência.
Abstract: Switched reluctance machines (SRM) have emerged as an alternative to electrical machines with high power density in view of the growing demand for energy and the high cost of rare earth permanent magnets. SRMs have low inertia because they do not have coils or permanent magnets in the rotor, being used in wind energy and electric cars. SRMs can be classified into radial magnetic flux machines (conventional SRMs) and axial magnetic flux machines according to the direction of the magnetic flux. Type C-core Axial Flux Variable Reluctance Machines (SRM-C) feature modular and independent magnetic cores, reducing the length of the magnetic flux path and, consequently, increasing the magnetic flux density. However, the operating condition in a region of high magnetic saturation makes its modeling difficult. This work presents a research proposal on the SRM-C project. An efficient magnetic equivalent circuit (MEC) method is presented for calculating the inductance in the aligned and misaligned positions from the dimensions of the machine and the magnetic material, with or without overlapping poles in the misaligned position. Then, the results are compared with simulations in finite element methods and with experimental results. In addition, the influence of the overlapping poles in the misaligned position is analyzed for the calculation of inductances and electrical power density. A new machine design equation is proposed so that the SRMs do not present overlapping poles in the misaligned position. The simulation and experimental results validate the efficiency of the methodology used to calculate the inductances. Machines with overlapping poles in the misaligned position have a lower slope of the inductance profile and, consequently, a lower power density.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/67735
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