Σχεδίαση και ανάπτυξη ηλεκτροκινητήτων τύπου SRM

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τον σχεδιασμό και την κατασκευή ενός ηλεκτροκινητήρα με ταυτόχρονη μελέτη του υλικού από το οποίο απαρτίζονται τα σημαντικότερα τμήματα του ίδιου του ηλεκτροκινητήρα, δηλαδή, τον στάτη και τον δρομέα. Για τον σκοπό αυτό, η διπλωματική έπρεπε να χωριστεί σε μέρη. Αρχικά μελετήθηκε ο τρόπος διαστασιολόγησης του υλικού μας. Αφού παραλάβαμε το υλικό (ταινία πυριτιούχου χάλυβα) από την εταιρεία, παρατηρήσαμε ότι η ταινία χαρακτηριζόταν από πλάτος (0,074m) οπότε με αρχική αυτή τη διάσταση σχεδιάστηκε και ο υπόλοιπος κινητήρας. Στη συνέχεια το σχέδιο εισήχθη στο πρόγραμμα του COMSOL Multiphysics όπου και πραγματοποιήθηκε ο έλεγχος των πεπερασμένων στοιχείων σύμφωνα με τον ηλεκτροκινητήρα που υπήρχε στη βάση δεδομένων του ίδιου του προγράμματος. Ταυτόχρονα με τη μελέτη των πεπερασμένων στοιχείων, πραγματοποιήθηκε μικροδομικός χαρακτηρισμός και μελέτη των μαγνητικών ιδιοτήτων του υλικού τόσο στην κατάσταση στην οποία παραλήφθηκε (as received δοκίμιο) όσο και μετά από ισοθερμοκρασιακή ανόπτηση (400οC, 750οC, 950οC) για διάφορους χρόνους παραμονής. (30min, 1h, 2h). Τα δοκίμια αυτά στη συνέχεια μελετήθηκαν σε οπτικό μικροσκόπιο, XRD, και SEM. Ως προς την ποιοτική μελέτη των μαγνητικών ιδιοτήτων του υλικού, δημιουργήθηκαν κατάλληλα πηνία στις διαστάσεις των δοκιμίων για τη μέτρηση των βρόχων υστέρησης.

The goal of this dissertation was to develop a program to calculate the optimal components combination for an electric motor (stator and rotor). Initially, the main motor performance and efficiency specifications are prescribed. Subsequently, the design study is performed in order to enable all motor components to meet the specified technical standards. The design procedure which has been adopted in the present study is described.. It is a complex procedure which involves the initial design of the motor dimensions by means of corresponding theoretical equations and the utilization of computation tools for detailed field analysis such as finite elements methods. Finally, detailed metallurgical characterization of the material was undertaken to correlate with its mechanical and magnetic properties. The specimens were examined by light microscopy, XRD, and SEM