Simulazione numerica del processo di sovrariscaldamento di un motore al mozzo per bicicletta elettrica

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Matteo Binda

La bicicletta a pedalata assistita sta conoscendo un rapido sviluppo in Italia e in Europa, ma a livello mondiale costituisce da anni una realta' affermata con numeri ragguardevoli: 120 milioni di unita' circolanti in Cina nel 2010 e un mercato che raddoppia ogni anno negli Stati Uniti.

La tesi descrive uno studio del problema del surriscaldamento di motori elettrici del tipo hub motor per biciclette elettriche realizzato attraverso metodi di fluidodinamica computazionale. Il surriscaldamento e' uno dei fattori che limitano la potenza specifica e l'affidabilita' di un motore di questo tipo. Il software utilizzato per lo studio e' OpenFOAM.

Dopo aver costruito e verificato una strategia di calcolo semplice e al tempo stesso ragionevolmente accurata, si sono analizzate e confrontate due soluzioni per ottenere un raffreddamento efficiente: l'applicazione di alette esterne al motore e la foratura del rotore. I risultati ottenuti sono utili soprattutto in relazione tra loro e confermano gli effetti benefici delle soluzioni per il raffreddamento dandone anche una stima dell'efficacia. Con la foratura del rotore in particolare, si riescono ad abbassare le temperature dello statore fino ad ottenere valori sostenibili.