Väitös tehoelektroniikan ja sähkökäyttöjen alalta, M.Sc. Reza Hosseinzadeh

Väitöskirjan nimi: Modeling and Control of Bearingless Linear Motors (Laakerittomien Lineaarimoottoreiden Mallintaminen ja Ohjaus )

Väittelijä: Reza Hosseinzadeh
Vastaväittäjä: Prof. Rafal P. Jastrzebski, Turun yliopisto
Kustos: Prof. Marko Hinkkanen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, sähkötekniikan ja automaation laitos

Sähkömoottoreita käytetään monenlaisissa laitteissa yksinkertaisista kodinkoneista monimutkaisiin teollisuuskoneisiin. Tyypillisesti moottoreissa käytetään mekaanisia laakereita, joiden tehtävänä on tukea liikkuvia osia ja vähentää kitkaa. Mekaanisen kontaktin takia laakerit kuluvat sekä vaativat säännöllistä huoltoa ja voitelua. Laakerit voivat myös aiheuttaa melua ja tärinää. 

Laakerittomissa sähkömoottoreissa edellä mainituista ongelmista päästään eroon. Tavallisten laakereiden sijaan moottorin liikkuvia osia tuetaan magneettisilla voimilla, jotka tuotetaan moottorin magneettipiiriä ja käämejä hyödyntäen. Kulumista ei tapahdu eikä voiteluhuoltoa tarvita. Myös melua ja tärinää on mahdollista pienenää. Näiden etujen ansiosta laakerittomia sähkömoottoreita voidaan käyttää suuria nopeuksia vaativissa käyttökohteissa sekä sovelluksissa, joissa voiteluöljyä ei saa päätyä prosessiin (esim. lääketeollisuudessa). 

Laakerittomien moottoreiden ohjaus on haastavampaa kuin tavallisten moottoreiden ohjaus. Jokainen jääkaappimagneettia kokeillut tietää, että mitä lähempänä magneetti on ferromagneettista materiaalia, sitä voimakkaammaksi vetovoima tulee. Tämä epälineaarinen ilmiö on laakerittomien moottoreiden ohjaushaasteiden taustalla. 

Tässä väitöskirjassa tarkastellaan dynaamisia malleja ja ohjausmenetelmiä laakerittomille lineaarimoottoreille. Työssä tarkasteltava moottorityyppi on käämivuon vaihteluun perustuva kestomagnetoitu lineaarimoottori (engl. flux-switching permanent-magnet linear motor). Esitetty malli ottaa huomioon sekä magneettisen kyllästyksen että ilmavälin vaihtelun. Lisäksi työssä on kehitetty malli myös kuuden vapausasteen lineaarimoottorijärjestelmälle. Näitä malleja voidaan hyödyntää mm. simuloinneissa, järjestelmätason analyyseissä ja reaaliaikaisissa ohjausjärjestelmissä. Työssä esitetään myös tilatakaisinkytkentään perustuvia ohjausmenetelmiä ja energiatehokkuutta parantava häviöiden minimointialgoritmi.

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Yhteystiedot:

Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53