Samuel Estenlund, [e-mail]: Industriell Elektroteknik och Automation, Lunds Universitet

1
Samuel Estenlund, samuel_at_estenlund.se IEA
Industriell Elektroteknik och Automation, Lunds
Universitet
2
Distribution
TRUPER, Traktionsmotorer Utan PermanentmagnetER
Alternerad polkonfiguration
Bakgrund
Koncept
Rotordesign
Prestanda
Avslutning

• Bakgrund
• Koncept
• Alternerande polkonfiguration
• Rotordesign
• Vridmoment, värme
• Prestanda
• Vridmoment, hastighet
• Avslutning
• Slutsatser, framtiden

3
Permanentmagneter (PM)
TRUPER, Traktionsmotorer Utan PermanentmagnetER
Alternerad polkonfiguration
Bakgrund
Koncept
Rotordesign
Prestanda
Avslutning

• Neodym viktigaste komponenten
• Hälsofarlig, dyr och omiljövänlig utvinning
• 95 av all export från Kina
• Oförutsägbara priser
• Kan utgöra 60 av materialkostnader för PMSM

4
Traktionsmotorer
TRUPER, Traktionsmotorer Utan PermanentmagnetER
Alternerad polkonfiguration
Bakgrund
Koncept
Rotordesign
Prestanda
Avslutning

• Permanentmagnetisering
• Hög energitäthet
• Elektromagnetisering
• Kan reglera fältstyrkan och därmed högre
  hastighet
• Kan reglera vridmomentet
• Hybridmagnetisering
• Kan kombinera dessa fördelar

5
Uttryck
TRUPER, Traktionsmotorer Utan PermanentmagnetER
Alternerad polkonfiguration
Bakgrund
Koncept
Rotordesign
Prestanda
Avslutning

• Hybridiseringsfaktor
• Vridmoment
• Hastighet och EMK

T
?
6
Alternerad polkonfiguration
TRUPER, Traktionsmotorer Utan PermanentmagnetER
Alternerad polkonfiguration
Bakgrund
Koncept
Rotordesign
Prestanda
Avslutning

• Magnetkonfiguration
• EM Utpräglade poler
• PM Ytmonterade
• Hybridiseringsfaktor a
• Lätt att definiera om EM och PM förutsätts vara
  lika
• Topologi
• Magnetisk och mekanisk balans

7
Simuleringar
TRUPER, Traktionsmotorer Utan PermanentmagnetER
Alternerad polkonfiguration
Bakgrund
Koncept
Rotordesign
Prestanda
Avslutning

• Studera EM- and PM-polerna var för sig
• 2-dimensionell finitelement-analys
• Vridmoment
• Värmeöverföring

8
Resultat
TRUPER, Traktionsmotorer Utan PermanentmagnetER
Alternerad polkonfiguration
Bakgrund
Koncept
Rotordesign
Prestanda
Avslutning
9
Kombinera ihop polerna
TRUPER, Traktionsmotorer Utan PermanentmagnetER
Alternerad polkonfiguration
Bakgrund
Koncept
Rotordesign
Prestanda
Avslutning
10
Hybridmagnetiserad traktionsmotor
TRUPER, Traktionsmotorer Utan PermanentmagnetER
Alternerad polkonfiguration
Bakgrund
Koncept
Rotordesign
Prestanda
Avslutning

• Jämförelse med existerande IPMSM

Parameter Unit Value
Active length mm 224
Stator outer diameter mm 200
Rotor inner diameter mm 60
Nominal speed rpm 6000
Cond. current density A/mm2 10
Power kW 80
Torque Nm 130
11
Tre hybridiseringsfaktorer
TRUPER, Traktionsmotorer Utan PermanentmagnetER
Alternerad polkonfiguration
Bakgrund
Koncept
Rotordesign
Prestanda
Avslutning
Existerande IPM-rotor a 1
HM-rotor 1 a 2/3
HM-rotor 2 a 1/3
12
Jämförelse
TRUPER, Traktionsmotorer Utan PermanentmagnetER
Alternerad polkonfiguration
Bakgrund
Koncept
Rotordesign
Prestanda
Avslutning
13
Slutsatser och framtiden
TRUPER, Traktionsmotorer Utan PermanentmagnetER
Alternerad polkonfiguration
Bakgrund
Koncept
Rotordesign
Prestanda
Avslutning

• Alternerad polkonfiguration
• Intressant topologi med tydliga fördelar
• Mindre PM ? Högre hastigheter
• EM ger ökade reglermöjligheter
• Utmaningar
• Värmeutveckling i rotorn (Super TRUPER?)
• Släpringar
• Framtiden
• Fortsatt forskning på denna konfiguration
• Andra topologier/konfigurationer?
• Reluktans-bidraget, vinklade magneter,
  eker-konfiguration
• Ferritmagneter?

14
Tack för mig!
TRUPER, Traktionsmotorer Utan PermanentmagnetER
Alternerad polkonfiguration
Bakgrund
Koncept
Rotordesign
Prestanda
Avslutning

• För vidare frågor, kontakt och informationsamuel_at_
  estenlund.se