Análisis de la distribución de fuerzas radiales en motores síncronos de imanes permanentes de baja velocidad. Comparación de la influencia de parámetros de diseño en el ruido magnético

Resumen

Por su robustez y elevado rendimiento, los motores síncronos de imanes permanentes (MSIP) resultan cada día más interesantes en un mayor número de aplicaciones industriales. Dentro de estos motores, los que emplean devanados concentrados de paso fraccionario sin cruzamiento de cabezas de bobina, por tener un menor par de cogging y ser más fácil su ejecución, tienden a utilizarse cada día más, principalmente en motores de baja velocidad con un número de polos alto. Uno de los principales inconvenientes que supone la utilización de estos devanados es que producen fuerzas magnetomotrices irregulares que ocasionan desequilibrio de las fuerzas magnéticas radiales, y este desequilibrio es la principal causa de ruido magnético. Dado el nivel actual de respeto hacia el bienestar y la calidad de vida, cada vez se exigen a los motores un menor nivel de ruido. En esta tesis se analizan fundamentalmente los aspectos relacionados con el desequilibrio de las fuerzas magnéticas radiales en el funcionamiento de MSIP, con el objetivo de estimar, en la fase de diseño del motor, el nivel ruido y de determinar la configuración más adecuada. Las fuerzas magnéticas radiales se determinan por simulación de los distintos diseños propuestos, utilizando la técnica de elementos finitos. Se estudia el desequilibrio de las fuerzas mediante el índice de correlación con una distribución de fuerzas radiales sin desequilibrio, y se realiza un análisis de los armónicos espaciales de las distribuciones de las fuerzas radiales. Finalmente, se propone una metodología para comparar las distribuciones de las fuerzas radiales con armónicos de distinto orden, mediante un único indicador. La metodología propuesta se aplica a diferentes diseños de MSIP con devanados concentrados para aplicaciones de baja velocidad, si bien podría ser de utilización a otros tipos de motores.