Lähetä linkki
Väitös: Uusi vaimennusmenetelmä roottorivärähtelyihin mahdollistaa kevytrakenteisen sähkökoneen kehittämisen
17.09.2009
VTT:n tutkija Antti Laiho on sähkömekaniikan alaan kuuluvassa väitöskirjassaan kehittänyt uuden menetelmän sähkökoneiden roottorivärähtelyjen vaimentamiseksi. Tämä mahdollistaa kevytrakenteisten sähkökoneiden kehittämisen. Menetelmän etuna on lisäksi virransäästö.
Sähkökoneiden suunnittelussa roottorin värähtely on rajoittava tekijä. VTT:n
tutkija Antti Laihon väitöstyössään kehittämä uusi sähkömekaniikan menetelmä
antaa mahdollisuuden suunnitella sähkökoneisiin kevyitä rakenteita.
Sähkökoneen roottorivärähtelyjä vaimennetaan tuottamalla säädettävällä
magneettikentällä optimaalista vastavoimaa koneen sisällä. Tätä
voimantuottomenetelmää voidaan hyödyntää värähtelynhallinnassa, koneen
identifioinnissa ja vikadiagnostiikan työkaluna. Menetelmää on aiemmin
käytetty lähinnä roottorin keskittämiseen pienen teholuokan ns.
laakerittomissa sähkökoneissa.
Menetelmällä voidaan
kehittää tulevaisuuden sähkökoneita, joissa värähtelynhallinta on hoidettu
tuottamalla voimaa roottoriin koneen sisällä. Etuna on, että tarvitaan vain
vähän virtaa tuottamaan suuria voimia, koska koneen momentin tuottavaa
magneettikenttää käytetään myös voimantuottoon. Virtaa säästyy
magneettilaakerin bias-virtaa vastaava määrä. Aiemmin voimaa on tuotettu
aktiivimagneettilaakereilla, jossa ei käytetä hyväksi koneen magneettikenttää.
Sovellusalueena
värähtelynhallinnan ratkaisulle ovat varsinkin suuret sähkökoneet, joissa
pitkän ja massiivisen roottorin vuoksi esiintyy värähtelyongelmia, jotka
aiheuttavat kulumista laakereissa ja muissa rakenteissa.
Laihon
kehittämä menetelmä mahdollistaa koneen jatkuvan toiminnan kriittisellä
pyörimisnopeudella. Tätä demottiin tutkimuksessa 30kW:n induktiomoottorin
testikoneella.
Kehitetyn mallinnusmenetelmän etuna on
lisäksi, että jännitesyöttöisestä systeemistä saadaan standardi säätöteoriassa
käytetty malli, jossa ovat myös ongelmalliset roottorihäkkivirrat mukana.
Väitöstutkimuksen
ja kolmivuotisen jatkohankkeen ovat rahoittaneet VTT ja Suomen Akatemia.
Jatkoprojektissa tutkitaan voimantuoton dynamiikkaa ja kehitetään menetelmää
käytännön teollisuussovellutukseen.
DI Antti
Laihon sähkömekaniikan alaan kuuluva väitöskirja ”Electromechanical modelling
and active control of flexural rotor vibration in cage rotor electrical
machines” (Sähkömekaaninen mallinnus ja aktiivinen roottorin
poikittaisvärähtelyjen hallinta häkkiroottorilla varustetussa
induktiokoneessa) tarkastetaan perjantaina 18.9. klo 12, TKK:ssa, osoitteessa:
Otakaari 5A, luentosali S4, Espoo.
Väitöskirja
verkossa