Design methodology for achieving reliable permanent magnet synchronous machines

Abstract

En las ciudades desarrolladas el 65% del consumo eléctrico lo realizan las máquinas eléctricas. Debido al elevado coste de la energía eléctrica, la sociedad reclama cada vez motores de mayor eficiencia y en harmonía con el medio ambiente. Sin embargo, la competitividad del mercado empuja a los diseñadores de máquinas a obtener un equilibrio adecuado entre las prestaciones, fiabilidad y coste de las máquinas. Las máquinas síncronas de imanes permanentes en su configuración de acoplamiento directo permiten eliminar la reductora. Gracias a ello, se puede aumentar su eficiencia y compacidad, reducir sus costes de fabricación y mantenimiento así como mejorar sus prestaciones vibroacústicas. El mayor inconveniente de estas máquinas reside en que deben ser diseñadas específicamente para cada aplicación. El objetivo principal de este trabajo de investigación se basa en desarrollar nuevas herramientas para el diseño de máquinas eléctricas e incluirlas en la metodología de diseño implantada en la misma línea de investigación de Mondragon Goi Eskola Politeknikoa mediante 5 tesis previas. El objetivo de dicha metodología de diseño es la de obtener nuevos diseños de máquinas de imanes permanentes con un equilibrio adecuado entre coste, prestaciones y fiabilidad. Las herramientas desarrolladas en esta tesis están enfocadas principalmente a tres áreas de las máquinas síncronas de imanes permanentes: vibroacústica, tolerancias de la producción en masa y fiabilidad. Para validar la metodología de diseño propuesta así como sus herramientas, se ha implementado la metodología completa en un caso de estudio real. En dicho caso, tras rediseñar una gama completa de máquinas sin reductora enfocadas al transporte vertical se han analizado las prestaciones de diferentes máquinas producidas en masa.