Diseño de motores gearless sin neodimio para aplicaciones de ascensor

Zusammenfassung

Las nuevas exigencias hacia el desarrollo de productos de alta calidad y en armonía con el medio ambiente requieren mejorar la eficiencia energética de los dispositivos eléctricos a un coste competitivo. El mundo de la elevación no es ajeno a esta necesidad y en 2007 se publicó la guía VDI 4707 que clasifica los ascensores energéticamente, haciendo que el bajo consumo de la aplicación se convierta en un valor añadido de producto. Es por ello que los diferentes fabricantes del sector están trabajando en reducir los consumos energéticos de las diferentes partes del ascensor, siendo el motor de elevación una de las partes más relevantes del sistema. En los últimos años la tendencia ha sido pasar de las máquinas de inducción hacia las máquinas de imanes permanentes. Este tipo de motor permite obtener: altas densidades de par, altas eficiencias y funcionamiento a bajas velocidades, prescindiendo de la reductora y eliminando las pérdidas mecánicas en la cadena de tracción. Esta tendencia hacia los motores de imanes permanentes en parte fue impulsada por la irrupción de los imanes de Neodimio en la década de los 80. Estos materiales permitieron obtener imanes potentes a un coste moderado. Sin embargo, la materia prima que los constituye (las tierras raras) se comercializa principalmente en China siendo en la práctica un monopolio por parte de este país. Esta situación desencadenó en 2011 un encarecimiento repentino de los imanes. A día de hoy, el precio de mismos está cayendo a valores cercanos al 2011. Sin embargo, la complicada situación socio-política que fija el precio de los imanes hace que haya una importante incertidumbre en la competitividad de las máquinas de imanes permanentes en el futuro. Ante esta situación, es necesario estudiar topologías de motor que optimicen la cantidad de material magnético que se emplea para que a la vez que se cumplen los cada vez más estrictos requerimientos de eficiencia el precio de los motores sea más independiente del precio de estos materiales. Para ello, las topologías que se pretenden estudiar en esta tesis son la máquina de reluctancia síncrona (SynRM-Synchronous Reluctance Machine) y la máquina de reluctancia síncrona asistida por imanes (PMSynRM-Permanent Magnet Assisted Synchronous Reluctance Machine). Destacar que las máquinas PMASynRM son una topología de máquina que trata de mejorar las prestaciones de eficiencia de las máquinas reluctantes empleando un volumen de imán mínimo. La motivación de la presente tesis es el desarrollo de nuevos conceptos de diseño de máquinas PMASynRM que ofrezcan ventajas competitivas en el ámbito de aplicaciones gearless de ascensor.