Analisi elettromagnetica e sviluppo di un trasformatore per convertitori risonanti LLC

L’avvento dei veicoli elettrici e lo sviluppo delle tecnologie di elettrificazione rappresentano un punto di svolta per il passaggio del mondo industriale e automobilistico alla sostenibilità e alla riduzione dell’inquinamento ambientale. In particolare, con l’emergere di veicoli a batteria a bassa tensione, la domanda di caricabatterie sta crescendo molto rapidamente, soprattutto di quelli on board. Lo sviluppo dei caricabatterie, oggi, è focalizzato principalmente sulla riduzione delle interferenze elettromagnetiche e sull’aumento dell’efficienza. L’obiettivo di questa tesi, svolta presso l’azienda Zivan, è quello di studiare il comportamento elettromagnetico del trasformatore per convertitore LLC tramite Ansys Maxwell, software di simulazioni elettromagnetiche che si basa sul metodo degli elementi finiti, e valutare le modifiche da apportare per ridurre le perdite e il conseguente surriscaldamento. Grazie alle simulazioni, si è osservato che le correnti circolanti nei conduttori del circuito secondario sono parzialmente sbilanciate, a causa di una strategia di avvolgimento non ottimale che sfavorisce l’accoppiamento magnetico di alcuni fili. Inoltre, è stato valutato l’effetto di sfrangiamento del campo magnetico indotto dal traferro sui conduttori adiacenti ad esso e le perdite addizionali per effetto di prossimità e per correnti di ricircolo. In seguito, sono stati progettati una nuova strategia di avvolgimento e un nuovo rocchetto, che hanno portato ad un migliore bilanciamento delle correnti tra i fili secondari e ad una diminuzione del 15% delle perdite complessive. Il prototipo costruito è stato sottoposto a test sperimentali che hanno confermato i risultati dell’analisi condotta con Ansys Maxwell.