1. Variante de motorizare pentu vehicule electrice usoare – aspecte de proictare, analiza magnetica, mecanica, termica si experimentala
As.Dr.Ing. Mircea RUBA

2. Scopul proiectului
Proiectul priveste studiul unui scaun cu rotile electric
Patru variante de motorizare
Masina sincrona cu MP cu flux radial
Masina sincrona cu MP cu flux axial
Masina sincrona cu MP cu flux transversal
Masina cu reluctanta comutata

3. Date initiale Schimbarea motorului existent
Preluarea datelor de la motorul de cc
Analiza sistemului instalat
Parameter
Value
Unit
Maximum Speed 12
km/h
Autonomy 80 km
Maximum Load
220 kg
Scooter’s Length
130 cm
Scooter’s Width 70
Scooter’s Height
115
Scooter’s Weight
Climbing Degree 6 %
Wheel Diameter 13
inch
Battery Capacity 75 Ah

4. Propunerea unui SRM ca motor de propulsie
Motivatia pentru alegerea unui SRM
Cost redus
Fiabilitate
Anduranta
Simplitate constructiva
Strategii de control consacrate
Experienta in thnologia dezvoltarii
Competitivitate

5. Aspecte de proiectare ale SRM propus
Datele initiale
PARAMETER
Symbol
Value
UNIT
Output power
P2N
1200 W
Supplying voltage UN 24 V
Rated torque T
3.37 Nm
Rated speed nN
3400
r/min
Impozed phase current I 80 A
Number of stator poles QS 8 -
Number of rotor poles QR 6
Maximum flux density Bg
1.9
Airgap length g
0.1 mm

6. Aspecte de proiectare ale SRM propus
Dimensionarea statorului masinii
Calulul lungimii intrefierului mediu

7. Aspecte de proiectare ale SRM propus
Dimensionarea statorului masinii
Calulul deschiderii polare statorice si rotorice
Dimensionarea deschiderii crestaturilor

8. Aspecte de proiectare ale SRM propus
Dimensionarea statorului si rotoului masinii
Calulul inaltimii polilor statorici
Calculul diametrului interior rotoric

9. Aspecte de proiectare ale SRM propus
Dimensionarea circuitului electric
Solenatia necesara
Numarul de spire necesar
Sectiunea si diametrul conductorului

10. Aspecte de proiectare ale SRM propus
Dimensionarea circuitului electric
Numarul de spire pe strat
Inaltimea bobinei
Aria bobinei si inaltimea polului

11. Aspecte de proiectare ale SRM propus
Dimensionarea circuitului electric
Rezistenta infasurarii
Tabela de dimensiuni
PARAMETER
Symbol
Value
UNIT
Height of the stator pole
hpS 17 mm
Height of rotor pole
hpR
8.2
Height of stator yoke
hjS 7
Height of rotor yoke
hjR
Weight of stator pole
bpS 10
Weight of rotor pole
bpR
11.5
Active stack length lS 80
Air-gap length g
0.1
Outer machine diameter Dm
115

12. Calcule analitice de pierderi in SRM
Date preliminare calculului
Frecventa variatiei inductiei in stator si rotor
Pierderile specifice in stator si rotor

13. Calcule analitice de pierderi in SRM
Date preliminare calculului
Determinarea greutatii circuitului magnetic

14. Calcule analitice de pierderi in SRM
Determinarea pierderilor

15. Calcule analitice de pierderi in SRM
Determinarea pierderilor in infasurari
Determinarea pierderilor mecanice
Pierderile totale
Randamentul

16. Calculul analitic de cuplu pentru SRM
Calculul preliminar
Cuplul in faza de dimensionare
Puterea masinii

17. Aspecte de analiza magnetica pentru SRM
Studiul se bazeaza pe simulate cu FEA (CEDRAT FLUX 2D)
Se implementeaza structura grafic
Se definesc linii, suprafete, volume
Se ataseaza sisteme mecanice
Se ataseaza circuite electrice
Se discretizeaza geometria
Se creaza scenarii
Se ruleaza simularea

18. Aspecte de analiza magnetica pentru SRM
Analiza avansata prin cosimulare
Presupune cuplarea a 2a programe de simulare
FLUX 2D pentru analiza FEA
Matlab Simulink pentru control

19. Aspecte de analiza magnetica pentru SRM
Blocul de control Matlab Simulink

20. Aspecte de analiza magnetica pentru SRM
Rezultate ale simularii

21. Aspecte de analiza magnetica pentru SRM
Rezultate ale simularii

22. Aspecte de analiza termica pentru SRM
Analiza termica face apel la un alt sotware MotorCAD
Se construieste geomeria
Se caracterizeaza din punct de vedere termic
Se adapteaza un scenariu de functionare
Se ruleaza simularea

23. Aspecte de analiza termica pentru SRM
Rezultatele simularii termice

24. Aspecte de analiza experimentala pentru SRM
Constructia masinii

25. Aspecte de analiza experimentala pentru SRM
Constructia convertorului electronic

26. Aspecte de analiza experimentala pentru SRM
Constructia convertorului electronic

27. Aspecte de analiza experimentala pentru SRM
Implementarea controlului
Convertorul de semnal pentru resolver
Strategia de control cu histerezis
Implementarea controlului pe placa dSPACE 1103

28. Aspecte de analiza experimentala pentru SRM
Schema de control cu histerezis

29. Aspecte de analiza experimentala pentru SRM
Standul de teste

30. Aspecte de analiza experimentala pentru SRM
Determinarea cuplului istantaneu
Matrice 3D -> Cuplu(I,teta)
Utilizarea blocului specializat Look Up Table
Intrare: Curent si pozitie
Iesire: Cuplu instantaneu

31. Aspecte de analiza experimentala pentru SRM
Rezultate experimentale
Viteza 1000rpm, cuplu 1Nm, curent 34A, randament 0.55

32. Aspecte de analiza experimentala pentru SRM
Rezultate experimentale
Viteza 1600rpm, cuplu 2Nm, curent 48A, randament 0.62