Εύρωστος σχεδιασμός κινητήρα μονίμων μαγνητών για ηλεκτρικό όχημα

Γκίτσος, Δημήτριος

dc.contributor.author	Γκίτσος, Δημήτριος	el
dc.date.accessioned	2020-11-30T11:52:59Z
dc.date.available	2020-11-30T11:52:59Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52093
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19791
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Κινητήρας μονίμων μαγνητών	el
dc.subject	Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων	el
dc.subject	Εύρωστος σχεδιασμός	el
dc.subject	Ανάλυση ευαισθησίας	el
dc.subject	PMSM	en
dc.subject	Finite element method	en
dc.subject	Robust design	en
dc.subject	Sensitivity analysis	en
dc.subject	Shell eco marathon “Urban Concept”	en
dc.subject	Demagnetization of permanent magnets	en
dc.subject	Απομαγνήτιση μονίμων μαγνητών	el
dc.title	Εύρωστος σχεδιασμός κινητήρα μονίμων μαγνητών για ηλεκτρικό όχημα	el
dc.contributor.department	Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος-Εργαστηρίου Ηλεκτρικών Μηχανών & Ηλεκτρονικών Ισχύος	el
heal.type	bachelorThesis
heal.secondaryTitle	ΕΥΡΩΣΤΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΜΟΝΙΜΩΝ ΜΑΓΝΗΤΩΝ ΓΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΟΧΗΜΑ	el
heal.classification	Σχεδιασμός Ηλεκτρικών Μηχανών	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-09-15
heal.abstract	This thesis undertakes the modification of a designed permanent magnet electric motor, that is already designed for use in a specific electric vehicle and aims to update the design, according to new needs, minimize any possible negative effect of the manufacturing process tolerance and investigate robustness, under adverse conditions. Initially, there is a presentation of the motor sub-systems, the material properties, the criteria for choosing the right materials and the different topologies, that can be used. Emphasis is given in permanent magnets, because they will be examined in detail, at later stages. A dq-axis equivalent circuit is foundated, in order to get some useful conclusions about motor control and operating limits. Furthermore, principles of optimization and robustness are described. After that, there is a presentation of a preliminary robustness research and results. Some first adjustments are proposed, that restrict the impact of the manufacturing process tolerance and simplify manufacturing process. Furthermore, there is a presentation of the characteristics that are under research and how they affect the motor operation. In a next level, the motor is analyzed, using geometry analysis algorhythms. The results are used to simulate the motion of the car in an actual operating cycle. A method for evaluating motors used for electric vehicles is proposed, taking into account criteria of performance, efficiency, mass and power quality. The method is used to evaluate different motors. The following step is a parameter sensitiveness analysis about deficiencies of permanent magnets. Effects of temperature variance and inaccurate magnet position are calculated, using two different magnet materials. The material having the optimum objective function value, under worst conditions, is chosen for the application. Finally, the main results, as well as the main conclusions are collected. Software used for this thesis is Matlab, Simulink and FEMM. Kew words: Shell Eco Marathon “Urban Concept”, PMSM, electric vehicle, magnetic materials, electrical conductors, car motion, finite element method, motor efficiency, operating cycle, robust design, demagnetization of permanent magnets, sensitivity analysis	en
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρεί την προσαρμογή του σχεδιασμού ενός ηλεκτρικού κινητήρα μονίμων μαγνητών, που έχει ήδη σχεδιαστεί για εφαρμογή σε συγκεκριμένο ηλεκτρικό όχημα, προκειμένου να επικαιροποιηθεί η μελέτη στα νέα δεδομένα, που έχουν προκύψει για το όχημα, να ελαχιστοποιηθούν οι επιπτώσεις των ενδεχομένων ατελειών της κατασκευής και να μελετηθεί η ευρωστία υπό αντίξοες συνθήκες. Αρχικά, αναλύονται τα επί μέρους υποσυστήματα του κινητήρα, οι ιδιότητες των υλικών κατασκευής του, τα κριτήρια επιλογής υλικών και οι διάφορες πιθανές διαμορφώσεις. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στους μόνιμους μαγνήτες, οι οποίοι θα μελετηθούν εκτενώς στη συνέχεια. Θεμελιώνεται το ισοδύναμο κύκλωμα σε πλαίσιο δύο αξόνων dq, και γίνεται μια ανάλυση αυτού του κυκλώματος, ώστε να εξαχθούν χρήσιμα συμπεράσματα για τον έλεγχο και τα όρια λειτουργίας του κινητήρα. Επίσης, περιγράφονται οι αρχές βελτιστοποίησης και εύρωστου σχεδιασμού. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται η προκαταρκτική διερεύνηση ευρωστίας του σχεδιασμού της μηχανής και τα αποτελέσματα που προέκυψαν. Προτείνονται κατάλληλες τροποποιήσεις, που περιορίζουν την επίπτωση των κατασκευαστικών ανοχών ή απλοποιούν την κατασκευαστική διαδικασία. Επίσης, προσδιορίζονται τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά που θα εξεταστούν περαιτέρω και εξετάζεται ο τρόπος που αυτά επηρεάζουν τη λειτουργία της μηχανής. Σε επόμενο στάδιο, γίνεται η ανάλυση της μηχανής, με χρήση αλγορίθμων ανάλυσης γεωμετρίας. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν, εισάγονται σε προσομοίωση του κύκλου φόρτισης. Προτείνεται μεθοδολογία αξιολόγησης κινητήρων για χρήση σε ηλεκτρικά οχήματα, με κριτήρια την επίδοση, την απόδοση, τη μάζα και την ποιότητα ισχύος και χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση των διαφόρων κινητήρων που εξετάζονται και την επιλογή του βέλτιστου κινητήρα. Ακολουθεί ανάλυση ευαισθησίας σε σφάλματα μονίμων μαγνητών. Μελετάται η επίδραση των μεταβολών θερμοκρασίας, καθώς και η επίδραση της ανακριβούς τοποθέτησης των μαγνητών, για δύο διαφορετικά υλικά μαγνήτη. Τελικά, επιλέγεται το υλικό που εμφανίζει τη βέλτιστη τιμή αντικειμενικής συνάρτησης, ακόμα και στις πιο αντίξοες συνθήκες. Τέλος, συγκεντρώνονται τα αποτελέσματα, καθώς και τα κύρια συμπεράσματα της εργασίας. Για την παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκαν τα λογισμικά Matlab, Simulink και FEMM. Λέξεις Κλειδιά: Shell Eco Marathon “Urban Concept”, κινητήρας μονίμων μαγνητών, ηλεκτρικό όχημα, μαγνητικά υλικά, αγώγιμα υλικά, κίνηση οχήματος, μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων, βαθμός απόδοσης, κύκλος φόρτισης, εύρωστος σχεδιασμός, απομαγνήτιση μονίμων μαγνητών, ανάλυση ευαισθησίας	el
heal.advisorName	Κλαδάς, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Αντωνόπουλος, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος. Εργαστήριο Ηλεκτρικών Μηχανών και Ηλεκτρονικών Ισχύος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	134 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false