Riassunto analitico
Questa tesi presenta il design di un motore sincrono tubolare a riluttanza, il cui rotore viene fabbricato tramite l'utilizzo di additive manufacturing, tecnologia che consente di ottenere geometrie particolari e ottime per specifiche applicazioni. Si è elaborato uno script su Matlab che consentisse di automatizzare la generazione della geometria dei motori tubolari, all'interno del quale sono state incluse diverse possibilità di design che l'utente può variare. Inizialmente si è utilizzato un approccio analitico per calcolare il rapporto ottimo tra il diametro a traferro e quello esterno, tale da produrre la forza di spinta massima, poi il metodo analitico proposto è stato validato tramite simulazioni agli elementi finiti su un motore tubolare di riferimento. Una volta definito il rapporto tra i diametri ottimale, si è ricercato un design ottimale per il rotore della macchina tubolare, con lo scopo di aumentare la forza prodotta e ridurre il ripple. Prima si è ricavato un modello a parametri concentrati da utilizzare per la fase di studi preliminare, in seguito sono state eseguite le simulazioni agli elementi finiti. Infine un modellino di un passo polare del rotore è stato stampato utilizzando una stampante 3-D.
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Abstract
This thesis presents the design of a synchronous reluctance tubular linear machine, whose moving part is fabricated by means of metal additive manufacturing, which allows to obtain particular and optimal geometries for specific applications. A Matlab script was made in order to automate the generation of tubular machine's geometry; in this script different possibilities of design has been introduced, so that the user can vary some specific depending on its needs or manufacturability conditions. At first, an analytical approach to compute the optimal air gap to external diameter ratio which leads to the maximum force is defined, then the proposed analytical method is validated via 2-D finite element analysis on a reference tubular machine. Once the optimal diameter ratio was defined, an optimal design of the tubular machine rotor is proposed with the aim of increasing the thrust force and reducing the force ripple. Firstly, an analytical lumped parameter model has been obtained and used for a preliminary study, then 2-D FEA simulations were done. Finally, a mock-up of one segment of the optimized plunger geometry was fabricated in resin using fused deposition modelling (FDM) 3-D printing equipment.
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