Električni motorji premium energijskega razreda

Raziskovalni projekt je (so)financiran s strani ARRS (Javne agencije za raziskovalno dejavnost Slovenije)

Članica UL: Fakulteta za elektrotehniko                                                                        

Šifra: L2-8187

Naslov: Električni motorji premium energijskega razreda

Trajanje: 01.05.2017 - 30.04.2020

Letni obseg: 1,58 FTE

Vodja: prof. dr. Damijan Miljavec  

Veda: Tehniške vede  

Sodelujoče RO: DOMEL Holding, d.d., DOMEL, Elektromotorji in gospodinjski aparati, d.o.o., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko

Sestava projektne skupine: povezava na SICRIS

Bibliografske referenca: povezava na SICRIS

Vsebinski opis projekta:

Glede na prihajajoče Evropske direktive o okoljsko primerni zasnovi sesalnikov je osnovni namen projekta razviti energijsko visoko učinkovit in dimenzijsko optimiziran pogon sesalne enote z električnim motorjem. Ti pogoni bodo omogočili projektnima partnerjema iz Holdinga Domel, zasedbo enega od vodilnih mest proizvajalca energijsko najučinkovitejših električnih motorjev (elektronsko komutirani motorji s trajnimi magneti) v svetu, ki bo s svojimi lastnostmi zasedal vodilno mesto na področju energijske učinkovitosti najvišjega premium razreda (A+, A++, A+++). Nosilcu predlaganega projekta Fakulteti za elektrotehniko Univerze v Ljubljani pa bodo rezultati projekta omogočili pridobitev novih znanj na področju razvoja električnih motorjev in drugih električnih motorev, ki bodo študentom in raziskovalcem ponujale odlično priložnost za izobraževanje in pridobitev novih izkušenj v skupini vrhunskih znanstvenikov, pedagogov in strokovnjakov iz industrije. Z razvojem električnih motorjev premium razreda bodo projektni partnerji skupaj razvili in vpeljali novo metodologijo in s tem novo smer oblikovanja električnih motorjev. Ta bo vključevala uporabo novih materialov, nove sklopljene fizikalne modele električnih motorjev integrirane v najnovejše optimizacijske algoritme in uporabo nove inovativne merilne proge v povratni zanki z optimizacijskim procesom. Realistični modeli bodo temeljili na podrobni sklopljeni fizikalni analizi elektromagnetnih, termičnih in mehanskih pojavov v električnem motorju.

Karakterizacija fizikalnih vplivov zahteva večstopenjsko sklopljene tako 2D kot tudi uporabo 3D modelov motorjev na podlagi metode končnih elementov tako v časovno stacionarnem kot tudi v tranzientnem načinu izračuna. Za raziskavo prostora možnih rešitev s ciljem doseganja optimalne bomo uporabili klasične in stohastične metode optimizacije ter metode statistične optimizacije. Nova inovativna merilna proga za določanje lastnosti razvitih električnih motorjev v povratni zanki z optimizacijskim procesom bo omogočala njihovo izboljšavo in hitrejšo diagnostiko kvalitete numeričnih modelov. Na podlagi dobljenih rešitev za niz hitro tekočih električnih motorjev (povišani vrtljaji na 60000 ob/min) manjših moči "premium" energijskega razreda bodo sesalne enote dosegale boljšo učinkovitost, kot jo imajo sedanje. To pomeni izboljšanje izkoristkov samih motorjev iz sedanjih 73 % na 88 % pri znižani vhodni moči na 300 W (A+++) in dalje dvig izkoristka sesalnih enot iz 47% na 55%. Izvirnost novih električnih motorjev se bo kazala tudi v manjši količini vgrajenega materiala, nižji porabi energije pri njihovi proizvodnji, nižji zvočni in elektromagnetni obremenitvi okolice. Seveda bodo »premium« električni motorji uporabni tudi na drugih področjih, kar pa bo utrdilo partnerjev položaja na trgu električnih motorjev. Hkrati pa se bo okrepilo sodelovanje in dvosmerni pretok znanja med akademskim okoljem in industrijo. Zaradi dviga obratovalnih hitrosti vrtenja bodo prišli do izraza tako imenovani parazitni efekti, kateri bodo zniževali izhodne lastnosti obravnavanih motorjev. To so efekti, ki ne prispevajo h koristni pretvorbi energije in niso izraziti pri konstrukcijah v konvencionalnih obratovalnih pogojih (dvajset krat nižje hitrosti vrtenja). Sedanji način oblikovanja motorjev ne vključuje zajemanje teh efektov in dobljeni rezultati bi precenili zmogljivost tako razvitih motorjev. Zato je potrebno razviti novo metodologijo izračuna, ki bo vpeljala nove ustrezne materiale in geometrije električnih motorjev želenega energijskega razreda učinkovitosti. Pojav parazitnih efektov torej zahteva uporabo sklopljenih fizikalnih modelov povezanih v optimizacijske zanke in posamične detajlne analize v 3D prostoru. Brez vpeljave novih skupnih znanj vseh sodelujočih partnerjev v proces oblikovanja električnih motorjev z optimizacijo in uporabo sklopljenih modelov je praktično nemogoče razviti ustrezne konstrukcije, ki bi zagotavljale motorje premium energijskega razreda učinkovitosti.