The stepper motor is an electronically commutated brushless synchronous rotating electric machine that defines incremental motion. Thanks to its remarkable precision and versatility in recent years it has been subject to increasing use for industrial applications. To keep up with the technological development imposed by the market and the continuous reduction of costs, the need arises to improve its performance. In this regard Ever Elettronica has proposed the development of a thesis with the aim of obtaining motors with higher torques. Ever Elettronica has been active since 1977 for the design and production of drives for stepper and brushless motors in its factories in Lodi, Italy. Since 2007 it has extended its skills also on the design and production of stepper motors by opening a branch in China. While locating the production of motors in China, the design of these is entrusted to the research and development department of the Lodi office. To obtain stepper motors with better performance, we proceeded with software modeling, FEM (Finite Element Method) simulations and iterative optimizations by means of GA (genetic algorithms). The software used to carry out these simulations were Flux 2D, Flux 3D and Hyperstudy; they are part of Altair, one of the most important IT companies in the world engaged in the field of CAE (Computer Aided Engineering) design and simulation programs for multiple engineering disciplines. This thesis project was realized in collaboration with the company Spin Applicazioni Magnetiche which took care of the training part of the software, assistance on each of the procedures described and was the promoter of the collaboration with the company Ever Elettronica, including advocate of the thesis project. The company Spin Applicazioni Magnetiche deals with the design, research and development of electromechanical devices and is the Italian distributor of the products of the Altair company, focused on FEA (Finite Element Analysis) calculation and simulation programs. The computational complexity of the model obtained and the hardware tools available have imposed a magneto-static and non-transient type analysis. Despite this simplification, it was necessary to proceed with a probabilistic DoE (Design of Experiments) approach and Fit before developing the optimization that otherwise would have been enormously expensive in terms of time and space in memory. The results obtained will omit some details for privacy reasons.
Il motore passo-passo è una macchina elettrica rotante sincrona brushless a commutazione elet-tronica che definisce un moto incrementale. Grazie alla sua notevole precisione e versatilità negli ultimi anni è stato soggetto ad un crescente uso per applicazioni industriali. Per restare al passo con lo sviluppo tecnologico imposto dal mercato e dalla continua riduzione dei costi è sorta l’esigenza di migliorarne le prestazioni. A tal proposito Ever Elettronica ha pro-posto lo sviluppo di una tesi col fine di ottenere motori con coppie più elevate. Ever Elettronica è attiva dal 1977 per la progettazione e produzione di azionamenti per motori passo-passo e brushless nei propri stabilimenti a Lodi, Italia. Dal 2007 ha esteso le proprie compe-tenze anche sulla progettazione e produzione dei motori passo-passo aprendo una filiale in Cina. Pur localizzando la produzione dei motori in Cina, la progettazione di questi è affidata al reparto di ricerca e sviluppo della sede di Lodi. Per ottenere motori passo-passo con prestazioni migliori si è proceduto con la modellizzazione software, simulazioni FEM e ottimizzazioni iterative per mezzo di algoritmi genetici GA. I software utilizzati per svolgere tali simulazioni sono stati Flux 2D, Flux 3D e Hyperstudy; fanno parte di Altair, tra le più importanti aziende informatiche al mondo impegnate nel campo dei pro-grammi di progettazione e simulazione CAE (Computer Aided Engineering) per molteplici disci-pline ingegneristiche. Il presente elaborato è stato realizzato in collaborazione con la società Spin Applicazioni Magneti-che che si è occupata della parte di formazione dei software, dell’assistenza su ciascuna delle pro-cedure descritte ed è stata fautrice della collaborazione con l’azienda Ever Elettronica, fautore del progetto di tesi. La società Spin Applicazioni Magnetiche si occupa di progettazione, ricerca e svi-luppo di dispositivi elettromeccanici ed è distributrice italiana dei prodotti della società Altair, focalizzati sui programmi di calcolo e simulazione FEA (Finite Element Analysis). La complessità computazionale del modello ottenuto e gli strumenti hardware a disposizione han-no imposto un’analisi di tipo magneto-statico e non transiente. Nonostante tale semplificazione si è dovuto procedere con un approccio di tipo probabilistico DoE (Design of Experiments) ed un Fit prima di sviluppare l’ottimizzazione che altrimenti sarebbe risultata enormemente dispendiosa in termini di tempo e spazio in memoria. I risultati ottenuti non saranno esposti chiaramente per que-stioni di privacy.
Modellizzazione di un motore passo-passo ibrido finalizzata all'ottimizzazione della coppia di holding
MARIOLO, LUCA
2019/2020
Abstract
The stepper motor is an electronically commutated brushless synchronous rotating electric machine that defines incremental motion. Thanks to its remarkable precision and versatility in recent years it has been subject to increasing use for industrial applications. To keep up with the technological development imposed by the market and the continuous reduction of costs, the need arises to improve its performance. In this regard Ever Elettronica has proposed the development of a thesis with the aim of obtaining motors with higher torques. Ever Elettronica has been active since 1977 for the design and production of drives for stepper and brushless motors in its factories in Lodi, Italy. Since 2007 it has extended its skills also on the design and production of stepper motors by opening a branch in China. While locating the production of motors in China, the design of these is entrusted to the research and development department of the Lodi office. To obtain stepper motors with better performance, we proceeded with software modeling, FEM (Finite Element Method) simulations and iterative optimizations by means of GA (genetic algorithms). The software used to carry out these simulations were Flux 2D, Flux 3D and Hyperstudy; they are part of Altair, one of the most important IT companies in the world engaged in the field of CAE (Computer Aided Engineering) design and simulation programs for multiple engineering disciplines. This thesis project was realized in collaboration with the company Spin Applicazioni Magnetiche which took care of the training part of the software, assistance on each of the procedures described and was the promoter of the collaboration with the company Ever Elettronica, including advocate of the thesis project. The company Spin Applicazioni Magnetiche deals with the design, research and development of electromechanical devices and is the Italian distributor of the products of the Altair company, focused on FEA (Finite Element Analysis) calculation and simulation programs. The computational complexity of the model obtained and the hardware tools available have imposed a magneto-static and non-transient type analysis. Despite this simplification, it was necessary to proceed with a probabilistic DoE (Design of Experiments) approach and Fit before developing the optimization that otherwise would have been enormously expensive in terms of time and space in memory. The results obtained will omit some details for privacy reasons.È consentito all'utente scaricare e condividere i documenti disponibili a testo pieno in UNITESI UNIPV nel rispetto della licenza Creative Commons del tipo CC BY NC ND.
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https://hdl.handle.net/20.500.14239/12180