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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2023.tde-03012024-092424
Document
Author
Full name
Daniel Dalla Vecchia Gueter
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Chabu, Ivan Eduardo (President)
Eckert, Paulo Roberto
Giesbrecht, Mateus
Title in Portuguese
Análise crítica de métodos de atenuação de fluxo magnético em máquinas elétricas de ímãs permanentes.
Keywords in Portuguese
Eletromagnetismo
Máquinas elétricas
Máquinas síncronas
Motores elétricos
Abstract in Portuguese
Com a evolução da humanidade, questões relacionadas à energia e a escassez de recursos estão se tornando cada vez mais relevantes mundialmente, o que resulta na busca por alternativas que apresentem um melhor desempenho energético. Devido a esta demanda várias áreas começaram a utilizar e desenvolver máquinas elétricas de ímãs permanentes, uma vez que este tipo de máquina costuma apresentar altos índices de eficiência energética e densidade de potência em relação a máquinas elétricas regulares. Eletrodomésticos, veículos elétricos e geradores eólicos são exemplos de aplicações onde máquinas elétricas de ímãs permanentes se tornaram de grande importância. Apesar das vantagens citadas acima, uma máquina elétrica de ímãs permanentes apresenta limitações para operar em altas velocidades. Isso se deve à substituição do enrolamento de campo por ímãs permanentes, o que impossibilita a alteração de certos parâmetros de controle. Sendo assim, métodos de atenuação de fluxo magnético são continuamente estudados, a fim de aumentar a faixa de velocidade em que este tipo de máquina consegue operar. Esta dissertação avalia criticamente diversos métodos de atenuação de fluxo magnético presentes na literatura, contemplando tanto métodos que se utilizam da manipulação de variáveis elétricas, quanto métodos mecânicos que apresentam novas configurações de projeto. Adicionalmente, é dado um enfoque teórico ao método de atenuação via controle vetorial, por conta de sua alta disseminação na literatura. Considerando que esta prática apresenta o potencial de desmagnetizar irreversivelmente os ímãs permanentes, também é feita uma abordagem deste risco em duas máquinas aplicadas à propulsão veicular, utilizando o método de elementos finitos. Por fim, o principal resultado deste estudo é proporcionar uma compreensão aprofundado dos métodos de atenuação de fluxo magnético em máquinas síncronas de ímãs permanentes.
Title in English
Untitled in english
Keywords in English
Demagnetization. Permanent magnets
Electrical vehicles
Magnetic flux weakening
Permanent magnets synchronous machines
Abstract in English
With the evolution of humanity, issues related to energy and the scarcity of resources that generate it are becoming increasingly relevant worldwide, resulting in a search for alternatives that offer better energy performance. Due to this demand, various areas have begun to use and develop permanent magnet electric machines, as this type of machine usually presents high levels of energy efficiency and power density compared to regular electric machines. Examples of applications where permanent magnet electric machines have become of great importance include household appliances, electric vehicles, and wind generators. Despite the advantages mentioned above, a permanent magnet electric machine has limitations for operating at high speeds. This is due to the replacement of the field winding by permanent magnets, which makes it impossible to alter certain control parameters. Therefore, methods of magnetic flux weakening have been, and continue to be, studied in order to increase the speed range at which this type of machine can operate. This dissertation critically evaluates various methods of magnetic flux weakening found in the literature, encompassing both methods that use the manipulation of electrical variables and mechanical methods that present new design configurations. Additionally, a theoretical focus is given to the space vector flux weakening method due to its high dissemination in the literature. Considering that this practice has the potential to irreversibly demagnetize permanent magnets, an approach is also made to evaluate this risk in two machines applied to vehicle propulsion, using the finite elements method. In the end, the main goal of this study is to provide a deep comprehension of flux weakening methods in permanent magnet synchronous machines.
 
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Publishing Date
2024-01-04
 
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