OTTIMIZZAZIONE DEL CIRCUITO MAGNETICO DI UN MOTORE AD EFFETTO HALL DA 5 KW

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La propulsione ad effetto Hall ha guadagnato negli ultimi anni un ruolo importante nel campo delle applicazioni spaziali, grazie all’intenso lavoro di sviluppo condotto nell’arco di tre decenni soprattutto nell’ex Unione Sovietica, e più recentemente negli Stati Uniti ed in Europa.Il presente lavoro riguarda l’ottimizzazione del circuito magnetico di un motore ad effetto Hall da 5 kW di cui esiste un prototipo funzionante presso il Centrospazio. Il circuito magnetico è responsabile del campo magnetico indotto nel canale di scarica. Per il corretto funzionamento del motore particolare importanza riveste la topografia del campo magnetico lungo il canale.Nella prima parte della tesi sono stati analizzati i requisiti che devono caratterizzare il circuito magnetico ed i materiali che lo costituiscono al fine di ottenere circuiti più conduttivi a parità di massa. Successivamente è stata analizzata una soluzione nota effettuando le simulazioni magnetiche con il FEMM, un codice di calcolo magnetostatico validato per confronto con i dati sperimentali della soluzione conosciuta. Sono state studiate geometrie differenti, soluzioni costruttive con minore massa e sono state individuate ulteriori condizioni da soddisfare necessarie a realizzare circuiti magnetici capaci di generare una topografia magnetica rispondente alle specifiche.Infine è stato modificato il circuito magnetico del dispositivo di interesse con una geometria ed un verso di percorrenza dei flussi negli elementi tali da ottenere la desiderata topografia magnetica. Lungo il canale di accelerazione all’interno al motore è stato aumentato il gradiente radiale di induzione magnetica mantenendo bassa la componente assiale. La soluzione ideata ha minore massa ed è stato diminuito il flusso indotto nel circuito, a parità di campo magnetico generato nell’intraferro, eliminando il rischio di saturazione di alcune parti che erano risultate critiche.