Coppie polari e spessore traferro

[Riddik89]

Salve a tutti, ho alcuni dubbi teorici per quanto riguarda lo spessore del traferro al variare del numero di coppie polari.

Supponiamo di avere un brushless isotropo a magneti permanenti e di voler passare da una macchina a 2 coppie polari a una macchina a 4 coppie polari. Supponendo di mantenere costante lo spessore dei magneti e di continuare a sfruttare ferro e rame allo stesso modo ( stessa induzione e stessa densità di corrente), come varia lo spessore del traferro?

Mi scuso se la mia domanda può sembrare banale ma in passato ho ricevuto risposte discordanti e quindi sono più confuso che mai ( c'è chi tira fuori problemi meccanici e chi invece tira fuori problemi riguardanti la caduta di fmm).

PS quando parlo di traferro mi riferisco al traferro meccanico quindi la sola aria e non a quello magnetico.


Grazie in anticipo

[Riddik89]

Nessuno vuole avanzare qualche ipotesi?

[demos81]

mah, cosi su due piedi ti direi che il traferro dovrebbe rimanere il medesimo, invero spessori minimi compatibili con le tolleranze meccaniche di produzione.
Se una variazione c'è credo che venga fuori unicamente dal progettista che ridisegna la macchina e si rende conto che modificando la conformazione dei poli deve modificarne la forma per questioni puramente geometriche.

[Riddik89]

Ciao grazie per la risposta! Penso che un minimo di confronto per cercare di chiarirmi le idee sia meglio di questo silenzio.

Sul fatto che debba rimanere lo stesso non ne sono sicuro.... all'aumentare del numero di coppie polari le induttanze disperse dovrebbero rimanere circa le stesse mentre L magnetizzante diminuisce.
Questa diminuzione è dovuta a 2 fattori, quando calcolo l'autoinduttanza di fase vado a integrare su un arco di circonferenza più piccolo e quindi con riluttanza maggiore inoltre ho una fmm inferiore in quanto ogni avvolgimento ha meno spire dovendo il rame restare lo stesso. Quindi ho due fattori che fanno diminuire L però poi io quando intefro lo faccio su un maggior numero di coppie polari e quindi recupero un "fattore di perdita".
Insomma L dovrebbe essere inversamente proporzionale alle paiapoli.
Questo era la sorta di ragionamento contorto che aveva fatto il mio docente.

Nella macchine a magneti permanenti io molte volte mantengo un traferro abbastanza spesso in modo da filtrare le armoniche di ordine superiore (per es potrei avere una quinta armonica di fmm e non vorrei che questa andasse a generare del flusso che oltre a generare ripple di coppia potrebbe sovraccaricare il circuito magnerico della macchina).

Altro motivo per avere un buon traferro è quello di rendere la macchina più robusta rispetto alla reazione di indotto.

Nelle macchine a magneti permanenti a differenza di altre non devo usare una corrente magnetizzante (con conseguenti perdite) e questo è uno dei motivi per cui posso avere un traferro maggiore di quello strettamente necessario.

Cercate di vedere quello che ho scritto come un MIO ragionamento ad alta voce che può essere soggetto a errori.

[demos81]

Ciao Riddik89,
ho seguito il tuo ragionamento e mi lancio in qualche considerazione, che poi la analizziamo insieme se ti va.

all'aumentare del numero di coppie polari le induttanze disperse dovrebbero rimanere circa le stesse mentre L magnetizzante diminuisce.
Questa diminuzione è dovuta a 2 fattori, quando calcolo l'autoinduttanza di fase vado a integrare su un arco di circonferenza più piccolo e quindi con riluttanza maggiore

Vero però è anche vero che la gran parte della riluttanza magnetica la fa sempre il traferro.

inoltre ho una fmm inferiore in quanto ogni avvolgimento ha meno spire dovendo il rame restare lo stesso. Quindi ho due fattori che fanno diminuire L però poi io quando integro lo faccio su un maggior numero di coppie polari e quindi recupero un "fattore di perdita".
Insomma L dovrebbe essere inversamente proporzionale alle paiapoli.
Questo era la sorta di ragionamento contorto che aveva fatto il mio docente.

Si ma coppie di poli di sezione inferiore alla macchina di partenza..
scommetto che tutto sto ragionamento lo ha fatto alla lavagna o senza buttar giù numeri.. perché? beh perché quando si fa la prova di dimensionamento di una macchina è come risolvere un sistema dove le variabili son più delle equazioni quindi ragionando a mente libera è facile aggiungendo qualche ipotesi al momento giusto andare a parare dove si vuole.

Nella macchine a magneti permanenti io molte volte mantengo un traferro abbastanza spesso in modo da filtrare le armoniche di ordine superiore (per es potrei avere una quinta armonica di fmm e non vorrei che questa andasse a generare del flusso che oltre a generare ripple di coppia potrebbe sovraccaricare il circuito magnetico della macchina).
Altro motivo per avere un buon traferro è quello di rendere la macchina più robusta rispetto alla reazione di indotto.

Condivisibile.

Nelle macchine a magneti permanenti a differenza di altre non devo usare una corrente magnetizzante (con conseguenti perdite) e questo è uno dei motivi per cui posso avere un traferro maggiore di quello strettamente necessario.

Vero che non hai corrente magnetizzante ma l'induzione che ottieni dai magneti che hai è sempre e comunque condizionata dal circuito magnetico, il cui tallone di Achille è e rimane sempre il traferro.
Forse il tuo docente ha fatto un ragionamento a mente libera e non partendo da un caso concreto con numeri alla mano. così mi pare un ipotesi e nulla più.. sicuramente non è un parametro di progettazione assoluto.
Da come la vedo io ci son troppe variabili ancora aperte per farne uno studio che porti a una soluzione univoca ( e questo è il motivo dei pareri discordanti che hai ricevuto).
Il mio consiglio è (se sei allievo del docente in questione) di prenderlo come uno stimolo a ragionare e nulla più. se cerchi una risposta a un problema di 9 equazioni a 10 incognite otterrai migliaia di risposte diverse...

[StefanoSunda]

Salve a tutti, ho alcuni dubbi teorici per quanto riguarda lo spessore del traferro al variare del numero di coppie polari.

Riddik, Gli effetti del traferro troppo grande o troppo piccolo, per mia esperienza sono: Se è troppo grande, si avrà un forte assorbimento di corrente a vuoto e un basso fattore di potenza a carico. Gli stessi difetti si hanno anche con un traferro ben proporzionato, ma non sufficientemente simmetrico; in questo caso quando il rotore è un po’ eccentrico rispetto all’asse, in due punti distanti 180° si registra un traferro troppo grande e rispettivamente troppo piccolo. L’effetto è una corrente magnetizzante parassita nel rotore, che aumenta l’assorbimento di corrente a vuoto. Un traferro troppo piccolo dà luogo a un funzionamento rumoroso a carico, dovuto alle variazioni del flusso di dispersione, attraverso le punte dei denti dello statore e del rotore. Inoltre si esalta tanto la probabilità di squilibrio magnetico, quanto quella di strisciamento del rotore contro lo statore. L’uso di avvolgimenti in parallelo sullo statore e una più solida costruzione meccanica della struttura portante del rotore, possono servire a ovviare all’inconveniente. Perciò nei riguardi del traferro un elevato fattore di potenza e un funzionamento silenzioso sono elementi incompatibili. Volendo un avviamento rapido in un motore con rotore a gabbia di scoiattolo, il traferro deve essere aumentato del 50 ed anche del 100% a scapito del fattore di potenza e della corrente assorbita.

[demos81]

Volendo un avviamento rapido in un motore con rotore a gabbia di scoiattolo, il traferro deve essere aumentato del 50 ed anche del 100% a scapito del fattore di potenza e della corrente assorbita.

Ciao Stefano, credo che il problema di Riddik sia inerente al motore brushless e alla combinazione di determinate imposizioni o specifiche tecniche più che a una ottimizzazione di macchina.

[StefanoSunda]

Ciao demos83: Comunque il tallone di Achille è e rimane sempre il traferro.

[demos81]

magari '83... magari.... purtroppo siam un po' più su con l'asticella dell'età!

[StefanoSunda]

magari '83... magari.... purtroppo siam un po' più su con l'asticella dell'età!

Se vuoi faciamo cambio... io sono molto ma molto più su... ciao