Mittaustuloksiin perustuva tahtireluktanssimoottorin laskentamallin tarkentaminen

Abstract

ABB Oy:n moottorit ja generaattorit -yksikkö on tuomassa markkinoille tahtireluktanssimoottorisarjaa. Tahtireluktanssimoottoreille ei ole olemassa vielä mittausdatamassaa, jonka avulla suunnittelijat voisivat hienosäätää moottorirakenteet kohdalleen. Tämän vuoksi laskentamallien on oltava tarkkoja, jotta lasketut toimintapisteiden suoritusarvot vastaavat mahdollisimman tarkasti moottorien todellisia suoritusarvoja.

Tämän diplomityön tarkoituksena oli tarkentaa laskentamalleja mitattujen tuloksien avulla, jotka on mitattu ABB Oy:n toimesta ennen tätä työtä. Tarkentamisessa käytetään tahtireluktanssimoottoreiden prototyyppien aivan ensimmäisiä mittaustuloksia ja lasketaan elementtimenetelmään perustuvalla työkalulla vastaavien toimintapisteiden suoritusarvot. Laskettuja suoritusarvoja vertaillaan mitattuihin, jotta laskentamalleilla laskettujen suoritusarvojen ja todellisten suoritusarvojen erot voidaan havaita. Vertailtavat suureet määräytyivät pääsääntöisesti mittaustuloksista, mutta ne ovat samalla moottorin loppukäyttäjää kiinnostavat suureet, kuten hyötysuhde, virta ja staattorikäämityksen lämpenemä.

Työn teoriaosuudessa käsitellään tahtireluktanssimoottorin yleisen toimintaperiaatteen ja aktiiviosien rakenteiden lisäksi moottorin suorituskykyyn, häviöiden ja lämpenemän määrittämiseen liittyvät oleellisimmat seikat. Työn tutkimusosuudessa vertaillaan mitattujen ja laskettujen toimintapisteiden suoritusarvoja sekä häviöiden jakautumista. Vertailun avulla havaittiin suurimmat eroavaisuudet olevan häviöissä sekä lämpenemissä.

Työn tuloksena saatiin tarkennuksia laskentamallien virtalämpöhäviöiden määrittämiseen ja muiden häviöiden osalta jatkotutkimusehdotuksia. Laskettuihin lämpenemiin saatiin myös tarkennuksia niiden ollessa trendiltään mitattujen kaltaisia. Otoskorrelaation avulla voitiin todistaa laskettujen ja korjauskertoimella muokattujen lämpenemien antavan tarkan approksimaation moottorien todellisista lämpenemistä.