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Harmonic Brushless Field Excitation Methods for Electrical Machines

Descrizione del progetto

Macchine elettriche brushless e senza terre rare

La dipendenza dell’Europa dalle terre rare rappresenta una sfida per la sostenibilità della produzione di macchinari elettrici (ME). Inoltre, quelli tradizionali a campo di rotore avvolto usano spazzole per l’eccitazione del rotore, con conseguenti problemi di manutenzione e ridotta affidabilità. La domanda di soluzioni di macchinari elettrici con costi ridotti, durevoli e rispettose dell’ambiente è in crescita. Eliminare la dipendenza dalle terre rare, garantendo al contempo prestazioni elevate, rimane un obiettivo fondamentale per la progettazione dai macchinari elettrici del futuro. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto HARMFIX sta sviluppando un nuovo metodo di eccitazione del campo di rotore per ottenere un funzionamento brushless nei macchinari elettrici a campo di rotore avvolto. Introducendo una nuova configurazione di avvolgimento dell’armatura e ottimizzando la topologia della macchina, il progetto si propone di ridurre il consumo di rame e di eliminare la necessità di componenti ausiliari costosi.

Obiettivo

This project is focused on the design and development of new rotor field excitation methods to achieve brushless operation for wound-field electrical machines (EMs). The proposed method will provide an opportunity to reduce the reliance of EMs on rare-earth materials of which EU is lacking its resources and eliminate the usage of brushes for their rotor field excitation while improving the reliability and cost-efficiency of the machine systems. Through this method, a new armature winding configuration will be developed to generate not only the fundamental magnetomotive force (MMF) but also a suitable harmonic MMF component in the airgap of the EMs, while powered from a single customary current-controlled voltage source inverter (VSI). The rotor of these machines will be altered to house both harmonic and field windings. The harmonic MMF component will be employed to induce a harmonic current in the harmonic winding of the rotor, which will be rectified to excite the rotor field winding to achieve brushless operation and develop torque. A new topology optimization methodology will be developed to optimize the windings and minimize copper consumption. The EMs employing HARMFIX do not require rare-earth materials, costly auxiliary electromechanical excitation systems or custom-made power electronics circuitry, or control strategies for their brushless operation. Therefore, this method is a truly viable and sustainable alternative for commercial products which are currently employing rare-earth materials, brushless exciters or brushes, and slip rings.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2022-PF-01

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Coordinatore

TAMPEREEN KORKEAKOULUSAATIO SR
Contributo netto dell'UE
€ 215 534,40
Costo totale
Nessun dato

Partner (2)