Show simple item record

dc.contributor.advisorNilssen, Robert
dc.contributor.advisor
dc.contributor.advisorRøkke, Astrid
dc.contributor.authorHavnsund, Ulrik
dc.date.accessioned2021-09-15T17:13:20Z
dc.date.available2021-09-15T17:13:20Z
dc.date.issued2020
dc.identifierno.ntnu:inspera:54192979:35173916
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11250/2778211
dc.descriptionFull text available on 2023-06-10
dc.description.abstractAmorfe metaller produsert fra direct metal laser sintering (DMLS) har høyere mekanisk styrke enn andre metaller brukt for samme formål. In en høyastighetsmaskin som intern permanent magnet (IPM) motor er det viktig med høy styrke for å tåle de mekaniske belastningene som oppstår i fluxbarrierer på grunn av sentrifugalkrefter. Det gjør det mulig å lage tynne jernbroer for å øke produsert moment når permeabiliteten til materialet er lav. En amorf metallring som er produsert fra DMLS ble testet i en ringkjernetest for å danne hysteresekurven til metallet. For å optimalisere permeabiliteten til metallet, ble varmebehandling utført for forskjellige temperaturer nærme krystalliseringstemperaturen til materialet. Fra målingene ble det observert en økning i relativ permeabilitet ved stigende temperatur, som forbedret de magnetiske egenskapene til metallet. Metallringen oppnådde dårlig relative permeabilitet fra testene sammenlignet med typiske verdier for stål brukt i moderne maskiner. De beste resultatene hadde en maksimum relativ permeabilitet på 241. Grunnet at laben stengte under våren, var det ikke mulig å utføre tilstrekkelig med antall tester nødvendig for å finne optimal varmebehandling for materialet. To forskjellige modeller ble laget i COMSOL, en overflatebasert PM (SPM) motor og en IPM. Disse modellene brukte samme statordesign og hadde omtrent det samme volumet av magneter. IPM'en brukte det amorfe metallet i som materiale i rotorkjernen. Modellene ble simulert under samme forhold i en tidsavhengig simulering, og finite-element utregninger ble utført. I tillegg til disse to casene, ble en tredje case simulert. Denne tredje casen brukte samme modell som IPM'en, bare med forbedret rotormateriale som er antatt å være reelle i nær fremtid, kalt IPM2. IPM-maskinen oppnådde lovende resultater når det gjelder moment. Den hadde et gjennomsnittsmoment som var 17.6% høyere enn det var for SPM. Når det gjelder effektivitet, hadde SPM, IPM og IPM2 verdiene 98.61%, 98.27%, og 98.35%. Resultatene viste at en 3D-printet amorft metall kan være konkurransedyktig med tradisjonelle materialer brukt i PM motorer.
dc.description.abstractAmorphous metals produced by direct metal laser sintering (DMLS) possess higher mechanical strength than other metals used for same purposes. In a high-speed application as an interior permanent magnet (IPM) motor, high strength is necessary to withstand mechanical stress in the flux barriers in the rotor caused by centrifugal forces. It makes it possible to use thin iron bridges to increase torque produced when the permeability of the material is low. An amorphous metal ring produced by DMLS was tested in a toroidal core test to establish the hysteresis curve of the metal. To optimize the permeability of the metal, heat treatment was carried out for different temperatures close to the crystallization temperature of the material. From the measurements it was observed increase in relative permeability with higher temperatures, improving the magnetic properties of the metal. The metal ring achieved low relative permeability from the tests compared to typical values for steel used in modern machines. The best results had a maximum relative permeability of 241. Because the lab closed during the spring, it was not possible to carry out sufficient number of tests necessary to find optimal heat treatment for the material. Two different models were created in COMSOL, a surface mounted PM (SPM) motor and an IPM. These models used the same stator design and had approximately the same volume of magnets. The IPM used the amorphous metal as rotor core material. The models were simulated at same operating conditions in a time-dependent study, and finite-element calculations were executed. In addition to these two cases, a third case was simulated. This third case was the same model as the IPM, only with improved rotor material properties expected in near future, referred to as IPM2. The IPM machine obtained great results in terms of torque. It had an average torque 17.6% higher than the SPM. In terms of efficiency, SPM, IPM and IPM2 had the values 98.61%, 98.27% and 98.35%. The results showed that the additive manufactured amorphous metal can be competitive against traditional material used in PM motors.
dc.language
dc.publisherNTNU
dc.titleAdditive Manufactured Amorphous Metal in High-Speed Interior Permanent Magnet Motor
dc.typeMaster thesis


Files in this item

FilesSizeFormatView

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record