Desenvolvimento de nova metodologia para análise de desempenho de máquinas elétricas : uma contribuição ao método Maxwell-Fourier

dc.creatorGabriel Alves Mendonça
dc.date.accessioned2023-08-25T19:23:28Z
dc.date.accessioned2025-09-09T00:24:08Z
dc.date.available2023-08-25T19:23:28Z
dc.date.issued2021-05-17
dc.description.abstractThe advancements toward the energy transition, in which the energy sector is switching from a fossil fuel-based energy matrix towards a renewable solution, is establishing a favorable environment for technological development. This scenario brings forth a window of opportunity for the electrification of the transport, industry and building sectors. Therefore, it is clear the need to improve the design procedures of conventional electrical machines in order to meet more stringent efficiency requirements. Furthermore, the advancement of the electric drives into new applications requires further attention in the development of materials and new topologies that allow for a balance of cost and performance requirements. This increases the demands for the mathematical tool adopted to analyze and design such electrical machines. In this thesis, the use of the Maxwell-Fourier method is discussed. Based on the formal solution of Maxwell's equations, this method is suitable to characterize the electromagnetic performance of a wide range of electrical machine topologies. Firstly, this tool is used to analyze a high-speed synchronous machine. To characterize the torque oscillations, it is proposed a model capable of representing saturation in the retaining sleeve, an element used to ensure magnet mechanical integrity. The characterization of this phenomenon can help in the development of generator control strategies, as well as in future projects that wish to explore it. Then, the Maxwell-Fourier method is applied to design a vehicle regenerative braking generator. In this case, a design procedure is established to characterize the machine in electromagnetic and constructive terms. Thus, the proposed solution offers the designer greater sensitivity for evaluating the effects of the machine's parameters on its performance. Also, the procedure aims to reduce the search space of the problem to be addressed in later design stages, in which numerical methods are used with increased computational cost.
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/58263
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectEngenharia elétrica
dc.subjectFourier, Análise de
dc.subjectMaquinas elétricas
dc.subjectMaxwell, Equações de
dc.subject.otherModelo semianalítico
dc.subject.otherMétodo Maxwell-Fourier
dc.subject.otherDesempenho eletromagnético
dc.subject.otherMáquina elétrica
dc.titleDesenvolvimento de nova metodologia para análise de desempenho de máquinas elétricas : uma contribuição ao método Maxwell-Fourier
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor-co1Thales Alexandre Carvalho Maia
local.contributor.advisor1Braz de Jesus Cardoso Filho
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8287627098176443
local.contributor.referee1Rodney Rezende Saldanha
local.contributor.referee1Sidelmo Magalhães Silva
local.contributor.referee1Nelson Sadowski
local.contributor.referee1Úrsula do Carmo Resende
local.contributor.referee1Renato de Oliveira da Costa Lyra
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1232758381868347
local.description.resumoOs avanços na direção da transição energética, visando a migração da matriz energética baseada em combustíveis fósseis para uma matriz focada em fontes renováveis, tem proporcionado um ambiente favorável para o desenvolvimento tecnológico. Esse cenário traz uma janela de oportunidades para expansão da eletrificação ao longo de setores como transporte, indústria e edificações. Deste modo, é patente a necessidade de aprimorar os procedimentos de projeto das máquinas elétricas convencionais visando atender requisitos mais severos de eficiência. Além disso, o avanço dos acionamentos elétricos em novas aplicações requer mais atenção no desenvolvimento de materiais e novas topologias que permitam um equilíbrio entre os requisitos de custo e desempenho. Isso traz implicações para a ferramenta matemática adotada para análise e projeto destas máquinas elétricas. Nesta tese é discutida a utilização do método Maxwell-Fourier. Baseado na solução formal das equações de Maxwell, esse método é adequado para caracterizar o desempenho eletromagnético de uma ampla variedade de topologias de máquinas elétricas. Primeiramente, essa ferramenta é utilizada para análise de uma máquina síncrona de alta rotação. Para caracterizar as oscilações de torque, é proposto um modelo capaz de representar a saturação na luva de retenção, elemento usado para fixar e proteger os ímãs permanentes. A caracterização desse fenômeno pode auxiliar no desenvolvimento de estratégias de controle do gerador, assim como em futuros projetos que desejem explorá-lo. Na sequência, o método Maxwell-Fourier é aplicado no projeto de um gerador veicular para frenagem regenerativa. No caso, é estabelecido um procedimento de projeto visando a caracterização da máquina em termos eletromagnéticos e construtivos. Assim, a solução proposta oferece ao projetista maior sensibilidade sobre os efeitos dos parâmetros da máquina no desempenho dessa. Também, esse procedimento visa reduzir o espaço de busca do problema a ser abordado em etapas posteriores de projeto, nas quais são utilizados métodos numéricos com custo computacional é elevado.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-7002-8004
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

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