Optimización del empuje y las fuerzas de diente en dos modelos de motores lineales síncronos de imanes permanentes

Abstract

Aunque la teoría y los fundamentos de los motores lineales no son muy conocidos y tratados en las aulas de clase, en tiempos recientes se ha presentado un auge en la utilización de este tipo de motores y en particular, de los motores lineales síncronos de imanes permanentes, que tienen muchas aplicaciones sobre todo en la industria. Por ello, existe un compromiso de construir máquinas que sean óptimas en su diseño y que no presenten inconvenientes en su operación. Al estudiar los motores lineales síncronos de imanes permanentes, se encuentra que ellos presentan inconvenientes con el rizado en el empuje que se originan especialmente por fuerzas indeseables que se producen por la presencia de los imanes permanentes en la excitación y de las ranuras en la armadura. Estas fuerzas denominadas fuerzas de diente, son indeseables en este tipo de motores y por ello se busca minimizarlas. En el caso de los motores estudiados en esta tesis, se aplica una técnica conocida y efectiva para la reducción de fuerzas de diente, que consiste en inclinar los imanes. Sin embargo esto lleva a un nuevo inconveniente, que consiste en la disminución del empuje del motor, lo cual también es indeseable. Por tal motivo se hace necesario desarrollar un método que permita optimizar el diseño del motor, obteniendo el valor de inclinación de los imanes, de forma que las fuerzas de diente se minimicen y que el empuje permanezca en el máximo posible. En esta tesis inicialmente se realiza un trabajo de caracterización del comportamiento del empuje y de la fuerza de diente en los dos motores elegidos, la cual se realiza por simulaciones con software de elementos finitos y regresiones, dando como resultado unas características cuadráticas a las cuales se les aplica una metodología de optimización con sumas ponderadas, obteniendo buenos resultados en el objetivo de reducir las fuerzas de diente y mantener alto el valor del empuje de los motores. Posteriormente se plantea otro método donde se caracteriza el comportamiento del empuje y de la fuerza de diente en los dos motores mediante el uso de redes neuronales, para luego optimizar utilizando las sumas ponderadas. En este caso los resultados obtenidos superan ampliamente los obtenidos por el método aplicado inicialmente, lo cual da validez a los métodos empleados. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------