Design, Modelling and Control of Electrical Machines - With Applications to Iron-powder Machines and Acoustic Noise

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Avhandlingen består av två delar, den första som behandlar konstruktionen av järn-pulver maskiner, och den andra med analys av ljud från el-maskiner. I Del I, en elektrisk magnetiserad klo-pol synkron maskin på 1.6 kW har byggts. Maskinen är byggt från mjuk magnetisk material (SMC), också kallad järn-pulver. Detta materialet har isotropiska magnetiska egenskaper, som gör möjligt att bygga tre-dimensionella maskiner. Detta är den största fördelen jämfort med plåt, där flödet är begränsad till två dimensioner. Det som är ny med prototypen är att släp-ringarna i rotorn behövs inte längre, eftersom fältlindningen har flyttats från rotorn till gavlarna i stator sidan, som är magnetisk ledande. Detta förbättrar också möjligheterna till att kyla kopparförlusterna, som i sin tur gör möjligt att öka strömen. Flödet går från statorn till roton genom gavlarna. Maskinen har optimerats med en så kallad "magnetisk equivalent krets" (MEC), som inkluderar modelering av icke-linjär material. Detta har åstadkommits genom att använda en rutin baserad på en lineariserad BH kurva. De traditionella leakage vägar som är vanliga i klo-pol maskinerna ser nu annorlunda ut på grund av de magnetiska gavlarna. Rotorn har fyllts med permanent magneter av olika styrka med syftet att minimera leakage. Maskinen har också jämförts med två andra topologier av elektrisk magnetiserade maskiner och en permanent magnet maskin. Del II handlar om mätningar och beräkning av ljudet från asynkronmotorer med hjälp av vektor reglering. Man har också undersökt ändringar i statorhuset med syftet att minimera ljuded. Ett drivsystem har utvecklats för en 2.2 kW asynkronmotor, som fungerar inom ett stort frekvensområde. Detta har använts för att utvärdera ljud strålningen när man modellerar flödet och/eller moment med högfrekventa ljud signaler. Resultaterna visade att man fick mer ljud när man modulerade flödet än moment, fast skillnaden var mycket mindre när maskinen belastades. Mätningar av ljudtryck och ljudeffekt genomfördes med maskinen stillastående och roterande vid låg varvtal. Det visade sig att det bästa sättet att utvärdera ljudet från elmaskiner är att mäta ljudeffekt. En metod för att beräkna ljudet från elmaskiner har undersökts. Metoden kombinerar olika kommersiella programvara för mekaniska, magnetiska och akustiska beräkningar baserade på FEM (finita element metoden) och BEM (randvillkor element metoden). Slutligen, en studie genomfördes för att undersöka hur effektiv man kan minska ljudet genom att införa ett luftgap lager nära den yttre statorkanten.