Análisis comparativo de la variación de la distancia del entre hierro y el número de polos de un generador de doble rotor de imanes permanentes usando elementos finitos
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2021-03-25
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Altmetric
Descripción
Los generadores de flujo axial son máquinas acopladas a turbinas de generación eólica, por lo cual surge la necesidad de analizar nuevas configuraciones que permitan enfrentar el aumento de las necesidades energéticas a nivel mundial. En este documento se propone, en análisis, diseño y simulación de tres topologías de un generador de doble rotor de imanes permanentes para aplicaciones de baja velocidad y baja potencia, a través del método de elementos finitos en 2D en el software COMSOL, tomando como referencia la distancia del entrehierro (3mm, 6mm y 9mm) y el efecto que este tiene sobre la densidad de flujo, además, una variación al número de polos (8 polos, 12 polos y 16 polos), observando el impacto en el voltaje de salida de cada uno de los generadores. Los resultados obtenidos muestran que la topología de estator ranurado, tiene una menor disminución de la densidad de flujo a medida que aumenta el entrehierro, mientras que la topología puramente sin núcleo presenta un mejor comportamiento en la forma de onda del voltaje de salida al variar el número de polos. El uso del método de elementos finitos dentro del diseño de nuevos generadores permite optimizar el dimensionamiento de las topologías, además, de facilitar la posibilidad de plantear nuevos escenarios que permitan observar el comportamiento de la máquina, a través, de los cambios en la densidad de flujo en los dientes y el núcleo del estator, el voltaje generado, y el número de polos
Resumen
Axial fllux generators are machines coupled to wind generation turbines, which is why the need arises to analyze new
configurations that allow us to face the increase in energy needs worldwide. This document proposes, in analysis, design
and simulation of three topologies of a permanent magnet double rotor generator for low speed and low power
applications, through the finite element method in 2D in COMSOL software, taking as reference the air gap distance
(3mm, 6mm and 9mm) and the effect this has on the flux density, in addition, a variation to the number of poles (8 poles,
12 poles and 16 poles), observing the impact on the output voltage of each of the generators. The results obtained show
that the slotted stator topology has a lower decrease in flux density as the air gap increases, while the purely coreless
topology presents a better behavior in the output voltage waveform when varying the output voltage. number of poles.
The use of the finite element method within the design of new generators allows optimizing the dimensioning of the
topologies, in addition, facilitating the possibility of proposing new scenarios that allow observing the behavior of the
machine, through changes in the density of flux across the teeth and core of the stator, the voltage generated, and the
number of poles.
Palabras clave
Matriz halbach, Entrehierro, Elementos finitos, Potencia generada, Número de polos