Projekti / Programi
Električni motorji premium energijskega razreda
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.12.03 |
Tehnika |
Električne naprave |
Integrirani pogonski sistemi |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T190 |
Tehnološke vede |
Elektriško inženirstvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
električni motorji, energijska učinkovitost, optimizacija, modeliranje
Raziskovalci (7)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
16299 |
dr. Boris Benedičič |
Električne naprave |
Raziskovalec |
2017 - 2020 |
0 |
| 2. |
27964 |
dr. Selma Čorović |
Električne naprave |
Raziskovalec |
2017 - 2020 |
0 |
| 3. |
14925 |
mag. Danilo Makuc |
Električne naprave |
Raziskovalec |
2017 - 2018 |
0 |
| 4. |
14838 |
dr. Damijan Miljavec |
Električne naprave |
Vodja |
2017 - 2020 |
0 |
| 5. |
28154 |
Marko Novinc |
Konstruiranje |
Raziskovalec |
2017 - 2020 |
0 |
| 6. |
50478 |
Danijel Rodič |
Električne naprave |
Raziskovalec |
2017 |
0 |
| 7. |
36975 |
dr. Mario Vukotić |
Električne naprave |
Raziskovalec |
2017 - 2020 |
0 |
Organizacije (3)
Povzetek
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 raz
Pomen za razvoj znanosti
Projektna skupina je že v preteklosti razvijala inovativne znanstvene metode na področju električnih motorjev. Svoje rezultate je objavljala v vrhunskih znanstvenih revijah, med katerimi so tudi najboljše v svoji kategoriji v svetovnem merilu. Skupina ima namen to nadaljevati tudi v prihodnosti.
Rezultati znanstveno raziskovalnega dela na projektu iz področja električnih motorjev bodo izdelani simulacijski modeli, sklopljeni modeli različnih fenomenoloških področji , integracija modelov z optimizacijskimi metodami, uporabe novih materialov in nove sklopljene merilne metode z optimizacijskimi zankami. Rezultate bomo vključevali v industrijski know-how" ter nekatere tudi objavili v uglednih mednarodnih revijah s področja elektronike, merilne tehnike in mehatronike. S sofinancerjem bomo nove tehnične rešitve tudi zaščitili v obliki patentov.
Povezava fenomenoloških področij obravnav električnih motorjev v celostno metodologijo bo vodila v nastanek novih motorjev z manjšo porabo materialov, nižjim ogljičnim odtisom in z izboljšanimi lastnostmi (izkoristek, gostota moči …). Obravnava električnih motorjev s celostnim pristopom bo v prvi meri pokazala še ne najbolj razjasnjena dogajanja v električnem motorju, kot so na primer elektromagnetno vzbujena strukturna nihanja rotacijskega motorja. V nadaljevanju pa bomo v povezavi z optimizacijskimi metodami razvili matematična orodja za odpravljanje sklopljeno (elektromagnetno, termično in mehansko) pogojenih problemov. Z uporabo numeričnih metod bomo izdelali matematična orodja za določanje in opis elektromagnetnih lastnosti mehkomagnetnih materialov za različne vzbujalne pogoje. S predlaganim razvojem bomo vpeljali tudi nove eksperimentalne in merilne metode, tako za samo testiranje lastnosti razvitih motorjev kot tudi povezavo nove inovativne merilne proge v povratno zanko z optimizacijskim procesom.
S skupnimi rezultati predlaganega aplikativnega projekta bo podjetje Domel kot prvo na svetovnem trgu predstavilo energijsko varčne, cenovno ugodne in okolju prijaznejše električne motorje. V okviru projekta bo pripravljena tehnična podlaga za prijavo patenta, ki bo omogočila podjetju Domel, da se z novo družino izdelkov uvrsti med vodilne proizvajalce električnih motorjev premium energijskega razreda za vgradnjo v sesalne enote. Pričakovani vpliv skupnih rezultatov za Laboratorij za električne stroje Fakultete za elektrotehniko pa so: pridobitev novega znanja in izkušenj na področju razvoja električnih motorjev, vpeljava novih metodologij modeliranja električnih motorjev v pedagoški proces, objave rezultatov projekta v vrhunskih znanstvenih revijah, povečanje ugleda in prepoznavnosti Univerze v Ljubljani v mednarodnem akademskem okolju, ter okrepitev uspešnega sodelovanja med industrijo in akademskim okoljem.
Pomen za razvoj Slovenije
Tesna povezanost na predlaganem projektu z dvema izvozno usmerjenima slovenskima podjetjema, se bo zrcalila v kvaliteti razvitih visoko energijsko učinkovitih električnih motorjev. Z njimi bosta podjetji zavzeli eno od svetovno vodilnih vlog v proizvodnji sesalnih enot za sesalce. Gospodarski družbi bosta pripravljeni na uveljavitev nove direktive Evropske Unije o "premium" energijskem razredu (A+, A++, A+++) električnih motorjev za vgradnjo v sesalnike. S tem bo omogočena nemotena proizvodnja in prodaja proizvodov tudi v prihodnosti. V nasprotnem primeru bosta družbi zastali v razvoju in izgubili možnost tržne uveljavitve kot proizvajalci električnih motorjev za sesalne enote prihodnosti.
Novi motorji bodo tudi omogočili ohranitev delovnih mest, saj se električnih motorjev z nižjim izkoristkom in previsoko vhodno močjo ne bo dali prodajati.
Uspešno sodelovanja med industrijo in akademskim okoljem pa bo študentom in raziskovalcem Fakultete za elektrotehniko Univerze v Ljubljani ponudilo odlično priložnost za pridobitev novih izkušenj v skupini vrhunskih strokovnjakov iz industrije, znanstvenikov in pedagogov, ter povečanje možnosti njihove zaposlitve v vodilnih slovenskih podjetjih. To pa tudi opravičuje vložena sredstva za izvedbo predlaganega projekta.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
