Please use this identifier to cite or link to this item: http://artemis.cslab.ece.ntua.gr:8080/jspui/handle/123456789/17304
Title: Σχεδίαση Ηλεκτρικού Κινητήρα για Χρήση σε Όχημα Εξοικονόμησης Ενέργειας
Authors: Βαμβακάς, Γεώργιος
Αντωνακάκης, Ηλίας - Δημήτριος
Κλαδάς Αντώνιος
Keywords: Ηλεκτρικό Όχημα
Σύγχρονη Μηχανή Μονίμων Μαγνητών
Επιφανειακοί Μόνιμοι Μαγνήτες
Ανάλυση Ευαισθησίας
Χάρτης Απόδοσης Ηλεκτρικής Μηχανής
Χάρτης Απωλειών Ηλεκτρικής Μηχανής
Issue Date: 5-Jul-2019
Abstract: Η παρούσα εργασία πραγματεύεται τη σχεδίαση του κινητήρα πρόωσης για το νέο όχημα κατηγορίας «Urban Concept» της φοιτητικής ομάδας «Προμηθέας» του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, το οποίο πρόκειται να συμμετάσχει στο διαγωνισμό εξοικονόμησης ενέργειας «Shell Eco-Marathon». Αρχικά, παρουσιάζεται μια σύντομη επισκόπηση της τεχνολογίας των ηλεκτρικών οχημάτων καθώς και τα κύρια σημεία της σχεδίασης ηλεκτρικών μηχανών. Συγκεκριμένα, αναλύεται η πλειονότητα των υπαρχουσών τεχνολογιών ηλεκτρικών μηχανών, και βάσει των προτερημάτων και μειονεκτημάτων της καθεμίας, δικαιολογείται η απόφαση να σχεδιαστεί μία Σύγχρονη Μηχανή Επιφανειακών Μονίμων Μαγνητών. Στη συνέχεια, αναλύονται οι δυνάμεις που επενεργούν στο όχημα, προκειμένου να καθοριστούν οι προδιαγραφές του κινητήρα. Η διαδικασία περιλαμβάνει ένα αρχικό βήμα προκαταρκτικής σχεδίασης με στόχο τον προσδιορισμό των κύριων χαρακτηριστικών και διαστάσεων της μηχανής. Εξετάζονται οι εξής δύο εναλλακτικές τοπολογίες συστήματος μετάδοσης: η απ’ ευθείας σύνδεση του κινητήρα με τον άξονα του τροχού και η παρεμβολή ενός κιβωτίου ταχυτήτων με λόγο μετάδοσης 3:1 μεταξύ κινητήρα και τροχού. Με εκκίνηση την προκαταρκτική σχεδίαση και με χρήση αλγορίθμων παραμετρικής σχεδίασης και ανάλυσης γεωμετριών μηχανών, παράγονται δύο σύνολα γεωμετρικών διαμορφώσεων, ένα για κάθε τοπολογία συστήματος μετάδοσης. Τα προαναφερθέντα σύνολα σχηματίζονται μέσω μεταβολής διαφορετικών γεωμετρικών χαρακτηριστικών, όπως ο αριθμός των πόλων, η εξωτερική διάμετρος, το μήκος και ο αριθμός των ενεργών εν σειρά ελιγμάτων στις αύλακες του στάτη. Η ανάλυση ευαισθησίας παράγει περί τις 2.600 εναλλακτικές γεωμετρίες για κάθε διαμόρφωση του συστήματος μετάδοσης και ο στόχος της είναι να προσδιοριστούν οι εξωτερικές διαστάσεις και η βασική διαμόρφωση της μηχανής. Οι γεωμετρίες των μηχανών αξιολογούνται με βάση τη μάζα και την απόδοσή τους στην εκάστοτε ονομαστική κατάσταση λειτουργίας. Η σύγκριση των μηχανών βασίζεται στην κατανάλωση ενέργειας ανά χιλιόμετρο οδήγησης του οχήματος με την ονομαστική του ταχύτητα. Προκρίνεται μία γεωμετρία ανά διαμόρφωση κιβωτίου ταχυτήτων, με κριτήριο το μέγιστο βαθμό απόδοσης και την ελάχιστη μάζα, αλλά και με προϋπόθεση την επαρκή ικανοποίηση των προδιαγραφών επίδοσης του οχήματος. Ακολουθεί μία δεύτερη ανάλυση ευαισθησίας, κατά την οποία οι δύο επιλεγμένες γεωμετρίες μηχανών εξετάζονται περαιτέρω, με σκοπό να διαπιστωθεί εάν η μεταβολή των χαρακτηριστικών του εσωτερικού τους επιφέρει βελτίωση της απόδοσης ή ελάττωση της μάζας διατηρώντας ικανοποιητικά χαρακτηριστικά επίδοσης για την εφαρμογή. Αυτή η δεύτερη ανάλυση παράγει τον τελικό κινητήρα, ο οποίος επιλέγεται για χρήση στο όχημα. Τέλος, από την ανάλυση των προσομοιωμένων δεδομένων, μελετάται η επίδραση των εν σειρά ενεργών τυλιγμάτων στο χάρτη απόδοσης και στην ονομαστική ταχύτητα μιας Σύγχρονης Μηχανής Επιφανειακών Μονίμων Μαγνητών. Η ανάλυση πραγματοποιείται μέσω του λογισμικού MATLAB σε συνδυασμό με το λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων FEMM.
URI: http://artemis.cslab.ece.ntua.gr:8080/jspui/handle/123456789/17304
Appears in Collections:Διπλωματικές Εργασίες - Theses



Items in Artemis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.