Tulosta Tulosta Lähetä linkki Bookmark and Share

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


Lisätietoja

Antti Laiho
Tutkija
020 722 3694

 

 

Lisätietoja

Antti Laiho
Tutkija
020 722 3694