Prediseño de un motor eléctrico para una motocicleta urbana

Durán Carretero, Teresa (2016). Prediseño de un motor eléctrico para una motocicleta urbana. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Prediseño de un motor eléctrico para una motocicleta urbana
Author/s:
  • Durán Carretero, Teresa
Contributor/s:
  • Blázquez García, Francisco
  • Rebollo López, Emilio
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Date: September 2016
Subjects:
Freetext Keywords: Vehículo eléctrico, motocicleta eléctrica, motor, ensayos, simulación, tipos de ranura
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Automática, Ingeniería Eléctrica y Electrónica e Informática Industrial
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

El vehículo eléctrico está en pleno momento de expansión, empezando a establecerse como parte del parque de automóviles a nivel mundial, a la vez que continúa su desarrollo e investigación para solventar los inconvenientes que presentan y potenciar sus ventajas. La parte más crítica de los vehículos eléctricos es el almacenaje de energía realizado a través de las baterías, ya que, a pesar del impulso de la última década, aún no se han conseguido desarrollar baterías con capacidades suficientes para asegurar una autonomía ni siquiera similar a los vehículos impulsados por motores alternativos convencionales. Además de la capacidad de almacenaje, también presentan los inconvenientes de un elevado tiempo de carga, un comportamiento difícil de predecir en algunos casos y la dificultad de medir aspectos como su tiempo de vida o el estado de carga en el que se encuentran. La utilización de motocicletas eléctricas en las grandes ciudades ha aumentado en los últimos años. Cada vez son más los ciudadanos que recurren a este medio de transporte eléctrico de dos ruedas con el objetivo de evitar el tráfico habitual de la ciudad. La motocicleta eléctrica es un vehículo de movilización urbana que permite un transporte limpio, silencioso y además es muy fácil de conducir. Desde hace unos meses, se impulsó en algunas ciudades lo que se denomina “car sharing”, que consiste en compartir coches eléctricos aparcados por determinadas zonas de la ciudad de manera que sólo se paga los minutos que se utilizan. Así se favorece el transporte eléctrico y se conciencia de lo fácil que resulta contribuir al cuidado del medioambiente. Recientemente se ha dado a conocer que al igual que el “car sharing”, pronto comenzará en la ciudad de Barcelona el “moto sharing”. Esta iniciativa está promovida por la empresa catalana Cooltra. De esta manera los ciudadanos podrán utilizar motocicletas eléctricas que reservarán a través de una aplicación. En Barcelona también, con el objetivo de promover la utilización de transporte limpio, BMW cedió a la policía nacional 30 motocicletas eléctricas de la gama C Evolution.En el presente proyecto se realiza el prediseño de un motor eléctrico para una motocicleta urbana.El tipo de motor escogido es un motor de imanes permanentes con rotor interior y con los imanes superficiales, es decir, situados sobre la superficie del rotor. Los motores síncronos de imanes permanentes, también conocidos como “PM motors”, se caracterizan por tener una alta eficiencia, tamaño reducido y un amplio rango de velocidad de funcionamiento y par. Son motores cuyo uso ha crecido muy rápidamente estos últimos años por la aparición de los imanes construidos a base de tierras raras (principalmente los compuestos por Neodimio-Hierro-Boro) que tienen un producto de energía muy superior al resto, relativo bajo coste y por ser muy adecuados en aplicaciones con convertidores de frecuencia donde se requieren amplios rangos de velocidad de funcionamiento con par constante. Este tipo de máquinas no necesitan escobillas ni anillos rozantes al no haber bobinados en el rotor. Esto provoca también que las pérdidas por efecto Joule disminuyan considerablemente en el rotor. Esta reducción de pérdidas en el rotor es muy importante, ya que ésta es la parte más difícil de refrigerar de la máquina, dando lugar a diseños de máquinas de menor volumen y peso. Las tareas realizadas para llevar a cabo el proyecto se citan a continuación. En primer lugar se ha llevado a cabo un estudio teórico previo de los vehículos eléctricos, en concreto de las motocicletas, con el objetivo de conocer las características, las ventajas y los inconvenientes. A continuación se define el tipo de motor que se va a prediseñar, con sus especificaciones eléctricas y mecánicas.Una vez se especifican las características del motor se procede al cálculo, mediante ecuaciones analíticas, de los parámetros necesarios para poder posteriormente definir la geometría del motor en un programa específico basado en el Método de Elementos Finitos (FEM). Este cálculo analítico se basa en una serie de ecuaciones propias de máquinas de imanes permanentes. A continuación, se aplica el programa de FEM por ser un método numérico muy utilizado para la resolución de ecuaciones diferenciales parciales que, de otro modo, no pueden resolverse con precisión. Se han prediseñado distintas alternativas en cuanto al tipo de ranura: dos ranuras rectangulares diferenciadas por la apertura inferior y una ranura más redondeada, para así poder hacer una comparación de los resultados y ver cómo el tipo de ranura, no considerado en el método analítico, es un factor que afecta a los resultados. Las simulaciones electromagnéticas del motor se han realizado mediante un análisis transitorio en 2 dimensiones (2D). Se han llevado a cabo dos ensayos principales: ensayo de vacío y ensayo en carga. En ambos ensayos se han analizado los siguientes parámetros: las corrientes, la tensión inducida, el par, la velocidad a la que gira el motor y el flujo. Por último, se han recopilado las conclusiones alcanzadas tras el análisis y la discusión de resultados. Entre las más importantes, destaca que el tipo de ranura no afecta a factores como la corriente, los enlaces de flujo o la velocidad a la que gira la máquina, mientras que supone una diferencia de resultados en el caso de las tensiones inducidas y del par.

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Item ID: 43507
DC Identifier: http://oa.upm.es/43507/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:43507
Deposited by: Biblioteca ETSI Industriales
Deposited on: 17 Oct 2016 14:33
Last Modified: 17 Oct 2016 14:33
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