Σχεδίαση και ανάλυση λειτουργίας κινητήρα εσωτερικών μονίμων μαγνητών διπλής στρώσης για εφαρμογές ηλεκτρικών οχημάτων

Αλπογιάννης, Γεώργιος Δ.; Alpogiannis, Georgios D.

dc.contributor.advisor	Κλαδάς, Αντώνιος	el
dc.contributor.author	Αλπογιάννης, Γεώργιος Δ.	el
dc.contributor.author	Alpogiannis, Georgios D.	en
dc.date.accessioned	2014-05-26T09:58:59Z
dc.date.available	2014-05-26T09:58:59Z
dc.date.copyright	2014-02-14	-
dc.date.issued	2014-05-26
dc.date.submitted	2014-02-14	-
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/38602
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.5390
dc.description	136 σ.	el
dc.description.abstract	Κύριο αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η σχεδίαση ενός ηλεκτρικού κινητήρα Eσωτερικών Mονίμων Mαγνητών (E.M.M.) διπλής στρώσης για εφαρμογές ηλεκτρικών οχημάτων (Electric Vehicle). Η μεθοδολογία σχεδίασης βασίστηκε σε δισδιάστατη πεδιακή ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων, ενώ η λειτουργία του κινητήρα προσομοιώθηκε υπό τεχνική διανυσματικού ελέγχου, προκειμένου να επιβεβαιωθεί η καταλληλότητα της προτεινόμενης διαμόρφωσης κινητήρα για τη δεδομένη κατηγορία προβλημάτων. Αρχικά πραγματοποιήθηκε βιβλιογραφική διερεύνηση των μηχανών E.M.M. όσον αφορά τα χαρακτηριστικά λειτουργίας και την κυκλωματική μοντελοποίηση τους. Κατόπιν διερευνήθηκαν τα κυριότερα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των μηχανών E.M.M., ενώ εξετάσθηκαν οι διαφορετικές γεωμετρικές τους διαμορφώσεις σε συνδυασμό με τις αντίστοιχες εφαρμογές. Ως δεύτερο βήμα, επιλέχθηκε ως εφαρμογή, ένα μικρό ηλεκτρικό οχήμα πόλης, και εξήχθησαν οι βασικές προδιαγραφές της προς σχεδίαση μηχανής. Ακολούθησε η προκαταρκτική σχεδίαση του κινητήρα, έτσι ώστε να προκύψει η βασική διαστασιολόγηση της μηχανής, με βάση εμπειρικές και αναλυτικές σχέσεις. Ακολούθως πραγματοποιήθηκε η τελική σχεδίαση της μηχανής, με την ανάπτυξη μιας παραμετροποιημένης γεωμετρικής αναπαράστασης του κινητήρα σε συνδυασμό με ένα δισδιάστατο μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων. H παραμετροποιημένη σχεδίαση πραγματοποιήθηκε για δύο διαφορετικές τοπολογίες στάτη: Μία για συγκεντρωμένο τύλιγμα διπλής στρώσης (Q=6) και μία για διανεμημένο τύλιγμα με 3 αύλακες / πόλο και φάση (Q=36). Τα δύο μοντέλα υποβλήθηκαν σε σύγκριση ως προς την επίδοση και την απόδοση, με το διανεμημένο τύλιγμα να επιλέγεται για την τελική σχεδίαση. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε ανάλυση ευαισθησίας, με στόχο τη βελτιστοποίηση της γεωμετρίας του στάτη, του μαγνήτη, καθώς και των φραγμάτων ροής αέρα. Η οριστική γεωμετρία, όπως προέκυψε μετά την ανάλυση ευαισθησίας, εμφανίζει μειωμένη κυμάτωση ροπής και αρμονική παραμόρφωση τάσης, σε σχέση με την αρχική. Τέλος, προσομοιώθηκε η οδήγηση της σχεδιασμένης μηχανής υπό διανυσματικό έλεγχο, τροποποιώντας ένα υπάρχον αρχικό μοντέλο ελέγχου, ώστε να λαμβάνονται υπόψιν οι μεταβολές των αυτεπαγωγών ευθέως και εγκάρσιου άξονα (Ld,Lq) συναρτήσει του ρεύματος οπλισμού. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε ένταξη δεδομένων κύκλων οδήγησης στο αρχικό μοντέλο, και διενεργήθηκαν προσομοιώσεις τόσο για αστικό όσο και για υπεραστικό κύκλο. Κατόπιν, πραγματοποιήθηκε πεδιακή ανάλυση της μηχανής σε λειτουργία εξασθένησης πεδίου, με τη βοήθεια του προγράμματος Femm. Κατά την εκπόνηση της παρούσας εργασίας, χρησιμοποιήθηκαν τα εργαλεία λογισμικού Matlab/Simulink και FEMM.	el
dc.description.abstract	The main object of this work is to design an electric motor Interior Permanent Magniton (EMM) bilayer for electric vehicle applications (Electric Vehicle). The design methodology was based on field dimensional finite element analysis, while the operation of the engine had been simulated with vector control technique to confirm the suitability of the proposed engine configuration for the given class of problems.	en
dc.description.statementofresponsibility	Γεώργιος Δ. Αλπογιάννης	el
dc.language.iso	el	en
dc.rights	ETDFree-policy.xml	en
dc.subject	Μηχανές εσωτερικών μονίμων μαγνητών	el
dc.subject	Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων	el
dc.subject	Παραμετροποιημένη σχεδίαση μηχανής	el
dc.subject	Συγκεντρωμένο και διανεμημένο τύλιγμα	el
dc.subject	Βελτιστοποίηση γεωμετρίας	el
dc.subject	Διανυσματικός έλεγχος	el
dc.subject	Εξασθένιση πεδίου	el
dc.subject	Interior permanent magnet machines	en
dc.subject	Finite element method	en
dc.subject	Parametric design tool	en
dc.subject	Concentrated and distributed windings	en
dc.subject	Geometry optimization	en
dc.subject	Vector control technique	en
dc.subject	Flux weakening operation	en
dc.title	Σχεδίαση και ανάλυση λειτουργίας κινητήρα εσωτερικών μονίμων μαγνητών διπλής στρώσης για εφαρμογές ηλεκτρικών οχημάτων	el
dc.title.alternative	Design and performance analysis of a double layer interior permanent magnet motor for electric vehicle applications	en
dc.type	bachelorThesis	el (en)
dc.date.accepted	2014-01-07	-
dc.date.modified	2014-02-14	-
dc.contributor.advisorcommitteemember	Κλαδάς, Αντώνιος	el
dc.contributor.advisorcommitteemember	Μανιάς, Στέφανος	el
dc.contributor.advisorcommitteemember	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
dc.contributor.committeemember	Μανιάς, Στέφανος	el
dc.contributor.committeemember	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
dc.contributor.department	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
dc.date.recordmanipulation.recordcreated	2014-05-26	-
dc.date.recordmanipulation.recordmodified	2014-05-26	-