Revista Eletrônica de Potência (Brazilian Journal of Power Electronics)

Palavras Chaves: Análise Térmica, Elementos Finitos, Eletrônica de Potência

Resumo
O desempenho do motor de relutância chaveada (MRC) pode ser melhorado pela estratégia de acionamento do conversor e/ou pelo projeto da máquina. No entanto, o controle do conversor pode ser mais complexo e caro dependendo do projeto do MRC, enquanto que um projeto adequado do MRC pode resultar em um sistema de controle mais simples e barato. Para avaliar o desempenho do MRC antes de projetar o sistema de controle / acionamento, é importante realizar simulações multifísicas da máquina, de modo que se o desempenho eletromagnético, estrutural e térmico não atender aos requisitos que resultem em um sistema de acionamento simplificado, o MRC pode ser reprojetado até atingir um objetivo viável. Este artigo apresenta uma análise abrangente das simulações de um MRC trifásico 6/4 usando o método dos elementos finitos como abordagem de avaliação para uso futuro em técnicas de otimização de projeto. Primeiramente, foram calculados os principais parâmetros geométricos do motor e, em seguida, simulações estáticas e dinâmicas foram realizadas para analisar o desempenho eletromagnético do motor. Posteriormente, as frequências naturais e os modos de vibração foram encontrados por meio da análise modal. Finalmente, a análise térmica foi realizada para investigar o aumento da temperatura interna devido às perdas de cobre. A análise foi realizada no pacote ANSYS, fornecendo uma orientação sensível para o estágio de projeto do motor próximo ao ótimo.

Title: MULTI-PHYSICS SIMULATION OF 6/4 SWITCHED RELUCTANCE MOTOR BY FINITE ELEMENT METHOD

Keywords: Power Electronics, Switched Reluctance Motor

Abstract
The switched reluctance motor (SRM) performance can be improved by either drive control and/or machine design. However, the drive control may be more complex and expensive depending on the SRM design, whereas a favorable SRM design may result in simpler and cheaper drive control system. In order to evaluate the SRM performance before designing the control/drive system, it is important carrying out a multi-physics simulation of the machine, in such way that if electromagnetics, structural and thermal performance do not cope with the requirements for simpler control/drive system, the SRM can be redesigned until reach a feasible goal. This paper presents a comprehensive simulation analysis of a 6/4 three-phase SRM using the finite element method as evaluation approach for future use in optimization design techniques. First, the main geometrical parameters of the motor were calculated and then static and dynamic simulations were conducted to analyze the motor electromagnetic performance. Afterwards, the natural frequencies and vibration modes were found through modal analysis. Finally, the thermal analysis was accomplished to investigate the internal temperature rise due to the copper losses. The analysis has been performed in ANSYS package, providing an insightful guidance for the near optimum motor designing stage.

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