Väitös: Moottori, joka säilyttää alan teollisuutta Suomessa 

Diplomi-insinööri Hanne Jussilan sähkötekniikan alaan kuuluva väitöskirja Concentrated Winding Multiphase Permanent Magnet Machine Design and Electromagnetic Properties – Case Axial Flux Machine (Keskeisesti käämityn aksiaalivuokestomagneettitahtikoneen ominaisuudet ja suunnittelu) tarkastetaan maanantaina 21.12.2009 klo 12.00 Lappeenrannan teknillisen yliopiston salissa 1382. Vastaväittäjänä toimii professori Pavol Rafajdus (University of Žilina, Slovakia) ja valvojana professori Juha Pyrhönen Lappeenrannan teknillisestä yliopistosta. Väitöskirja on luettavissa Lappeenrannan teknillisen yliopiston LUTPub-tietokannassa osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-214-883-4

Kestomagneettien kehitys on mahdollistanut aivan uudenlaisten, entistä tehokkaampien ja toisaalta jopa edullisempien sähkökoneiden suunnittelun. Väitöstyössä on kehitetty kestomagneettikoneen uudenlainen konstruktio, jonka valmistaminen on aiempia kestomagneettikonetyyppejä edullisempaa. Konetyypin pitäisi menestyksellisesti pystyä kilpailemaan uusissa sovelluksissa perinteisten edullisten konetyyppien, kuten oikosulkumoottorin, kanssa erityisesti integroiduissa sovelluksissa.

Tyypillisiä sovelluskohteita aksiaalivuokestomagneettitahtikoneille ovat hitaasti pyörivät suoravetoiset (vaihdelaatikottomat) käyttökohteet, kuten hissit, nosturit, rullaportaat, paperikonekäytöt, ajoneuvokäytöt ja pienet generaattorikäytöt.

Koneen edullisuus perustuu nimenomaan sen käämityksen yksinkertaisuuteen. Keskeisesti käämityissä koneissa yksittäiset napakäämit on sijoitettu aina vain yhden hampaan (navan) ympärille. Tällaiset käämit voidaan helposti valmistaa automatisoidusti, jolloin saadaan merkittäviä kustannussäästöjä verrattuna perinteiseen toteutukseen. Konetyypin suunnittelu on tavanomaista vaikeampaa, mutta hyvin suunniteltuna se tarjoavaa edullisen hinnan lisäksi myös hyvät käyttöominaisuudet. Konetyypin avulla voidaan vahvistaa kotimaisen sähkökoneteollisuuden kilpailukykyä ja saada mahdollisuuksia säilyttää ja jopa laajentaa erikoissähkökoneiden teollisuutta Suomessa.

Väitöskirjatyön tieteellinen sisältö käsittelee keskeisesti käämityn avouraisen aksiaalivuokestomagneettitahtikoneen sähkömagneettisia ominaisuuksia sekä analyyttista mallintamista. Aksiaalivuokoneissa on käytettävä sen rakenteen vuoksi magneettivuon käyttäytymisen kolmiulotteista ratkaisua. Tutkimuksessa keskityttiin erityisesti seuraaviin asioihin: Koneen magneettinen pituus, roottorihäviöiden minimoiminen segmentoitujen kestomagneettien sekä johtamattoman roottorirunkomateriaalin avulla sekä induktanssien määrittäminen keskeisesti käämitylle koneelle, erityisesti ilmaväli-induktanssin laskenta.

Kehitettyjen analyyttisten mallien ja kenttälaskentamallien tuloksia verrattiin 37 kW:n koemoottorin antamiin tuloksiin. Koemoottorissa on 12 uraa staattorissa, 10 kestomagneettinapaa roottorissa sekä nopeus 2400 kierrosta minuutissa. Testit osoittavat, että kehitetyt laskentamenetelmät antavat hyvän tuloksen. Tutkimuksen toteutuspaikkana oli Lappeenrannan teknillisen yliopiston sähkönkäyttötekniikan laboratorio sekä AXCO-Motors Oy.

Tutkimustulosten perusteella on ilmeistä, että tämä uudentyyppinen kestomagneettitahtikone on soveltuva mm. teollisuuskäyttöön esimerkiksi pumppu- ja puhallinkäyttöihin, koska koneen pyörimisnopeus voi olla normaalit 3000 min-1 ilman kohtuuttomia roottorihäviöitä.

Väittelijän henkilötietoja:
Hanne Jussila
Syntynyt 1980, Kuusankoski;
Kotikunta Lappeenranta;
Ylioppilastutkinto 1999, Kuusaan lukio;
Diplomi-insinöörin tutkinto 2005, Lappeenrannan teknillinen yliopisto;
Tutkijakoulutettava 2006-2009, Lappeenrannan teknillinen yliopisto;
Tutkijaopettaja 2009 ->, Lappeenrannan teknillinen yliopisto;

Lisätietoja: Hanne Jussila, Lappeenrannan teknillinen yliopisto, LUT Energia, puh. 040 503 5429, hanne.jussila(at)lut.fi