Bearing Currents in Integrated Electric Machines
2023 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (One Year)), 10 credits / 15 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
This report deals with a degree project that is a conclusion of the Master of Science in Electromechanical Vehicle Engineering at University West. The work has been conducted at GKN Aerospace Sweden AB in Trollhättan, and the project aimed to investigate how bearing currents are affected in integrated electric machines within the aerospace industry. The work has consisted of finding information regarding the phenomenon in an extensive literature study, to be later used to create a theoretical model in the MATLAB and Simscape program to propose promising mitigation methods. The program was fed with several parameters to simulate different operating conditions. This was made to extract results from which the tendencies could be compared against the theory behind bearing currents. The simulation's focus evolved around the current densities at the times when electrical discharges happened through the ball bearing of a machine, due to a voltage induced in the rotor shaft. The result from the simulations shows that the tendencies correlate with the theory. The values of the current densities observed are relatively low compared to those found in the literature. However, the values used for the equations in the program were calculated and estimated through the data found in the literature, which brings some uncertainty to the simulations. Finally, mitigation methods have been studied and proposed, in correspondence with future work to develop.
Abstract [sv]
Denna rapport behandlar ett examensarbete som är ett avslut på Magisterprogrammet i elfordonsteknik vid Högskolan Väst. Arbetet har gjorts på GKN Aerospace Sweden AB i Trollhättan och målet med projektet var att undersöka hur lagerströmmar påverkas i integrerade elmotorer inom flygindustrin. Arbetet har gått ut på att hitta information om fenomenet i en omfattande litteraturstudie för att därefter skapa en teoretisk modell i programmet MATLAB samt Simscape för att slutligen kunna ge förslag på lovande mitigeringsmetoder. I det skapade programmet matades olika parametrar in för att kunna simulera olika driftförhållanden. Detta gjordes för att kunna få ut resultat vars tendenser kan jämföras med informationen från litteraturstudien och på så sätt verifiera modellen gentemot teorin bakom lagerströmmar. Fokuset från simuleringarna kretsade kring strömdensiteten vid de tillfällen där elektriska urladdningar sker genom kullagren på en elmotor till följd av en inducerad spänning i rotoraxeln. Resultatet från simuleringarna visar på att tendenserna överensstämmer med teorin ochvärdena på strömdensiteten anses vara relativt låga gentemot de funna i litteraturen. Däremot så är värdena för de ekvationer i programmet uträknade samt uppskattade genom data från litteraturen vilket medför en viss osäkerhet i simuleringarna. Därav ges förslag på mitigeringsmetoder samt framtida arbete.
Place, publisher, year, edition, pages
2023. , p. 39
Keywords [en]
bearing currents, integrated electric machines, MATLAB, Simscape
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:hv:diva-20256Local ID: EXE700OAI: oai:DiVA.org:hv-20256DiVA, id: diva2:1776659
Subject / course
Electrotechnology
Educational program
Master Programme in Electric vehicle engineering
Supervisors
Examiners
2023-06-282023-06-282023-06-28Bibliographically approved