Development of a high torque density and efficiency axial flux switched reluctance motor for electric vehicle

Abstract

Con el objetivo de eliminar las incertidumbres de suministro y coste asociadas a los imanes permanentes de los motores síncronos comúnmente utilizados en los vehículos eléctricos, la prometedora y poca explorada tecnología de motores de reluctancia conmutada de flujo axial ha sido seleccionada en esta tesis para desarrollar un motor de alta densidad de par y eficiencia, adecuado para producción en masa a un coste competitivo. Como no existen herramientas comerciales adecuadas para desarrollar este tipo de máquinas partiendo de cero, en primer lugar, se ha desarrollado una herramienta de dimensionamiento y calculo que ha sido validada mediante simulaciones de elementos finitos y medidas obtenidas en un banco de ensayos desarrollado a tal fin. Como esta herramienta permite analizar diferentes diseños en cuestión de segundos, ha sido utilizada para entender la influencia de cada parámetro de diseño sobre el comportamiento estático de la máquina y proporcionar así una serie de pautas de diseño. Para completar estas pautas con las referidas al comportamiento dinámico, se ha desarrollado un modelo de simulación dinámico que permite evaluar las prestaciones dinámicas del motor con la estrategia de control deseada. Finalmente, haciendo uso de las herramientas desarrolladas, se ha diseñado, fabricado y montado un prototipo de motor que después de ser caracterizado en un banco de ensayos, ha sido integrado en un vehículo eléctrico comercial. Este vehículo ha sido ensayado en una plataforma estándar de ensayo de vehículos obteniendo una buena correlación entre los resultados analíticos, de elementos finitos y experimentales.