NECEM – Nästa Generation Elekrisk Maskin
- Diarienummer
- ID16-0035
- Start- och slutdatum
- 170101-230131
- Beviljat belopp
- 2 500 000 kr
- Förvaltande organisation
- KTH - Royal Institute of Technology
- Forskningsområde
- Beräkningvetenskap och tillämpad matematik
Summary
Projektet NeCEM är inriktat mot att framställa ny kunskap och innovativa lösningar för kylning och värmeöverföring för nästa generations elektriska maskiner. Det innefattar ett flerdisciplinärt forskningsområde med högt strategiskt värde. Projektet ämnar att finna lösningar för omfattande samhällsutmaninga: framtidens miljövänliga transport (elektrisk framdrivning) och miljövänliga energigenerering (elektriska generatorer). Projektet sammanför expertis inom design av elektriska maskiner med expertis inom beräkningsvetenskap inom värmefysik och maskindesign. Projektet är välstrukturerat med milstolpar och mätbara delmål. De olika delarna av projektet består av, (i) modellering av värmeöverföring i elektriska maskiner för identifiering av kritiska komponenter, (ii) undersökning av relevanta fundamentala värmeöverföringsproblem med syfte att etablera en kunskapsbaserad, (iii) införande av nya kylningslösningar, och (iv) utvärdering av maskiners kylningsprestanda. Projektet skall utmynna i ny grundläggande förståelse av värmeöverföringsmekanismer och realistiskt implementerbara lösningar ämnade att förbättra värmeprestanda. Projektet kommer att möjliggöra idéutbyte mellan den akademiska världen och industrin, samt mellan kunskapsområdena värmefysik och maskindesign. Det kommer att bidra till att höja medvetenheten om vad moderna lösningar kan bidra med till framtida designer genom utbildning och upprättande av gemensamma fora för kommunikation.
Populärvetenskaplig beskrivning
Den moderna roterande elektriska maskinen, trefasmaskinen, uppfanns för över 120 år sedan och visade sig bli en oumbärlig resurs i dagens samhälle. Trefasmaskiner återfinns idag i allt möjligt från tvättmaskiner till kärnkraftverk. Då en elektrisk maskin används för att omvandla rörelse till elektricitet kallas de för generator och när den används för att omvandla elektricitet till rörelse kallas den för motor. Elektriska maskiner återfinns alltså både som ”producent” och ”konsument” av elektrisk effekt. Enligt en publikation utgiven av International Energy Agency, med titeln "Energy-Efficiency Policy Opportunities for Electric Motor-Driven Systems" användes år 2009 46%, nästan hälften, av världens totala genererade elektriska energi till att driva motorer av olika slag. I samma publikation nämns att förbättrade värmeegenskaper är en av de mest lovande angreppsvinklarna då det gäller att förbättra maskiners energieffektivitet. Energieffektivitet kan också benämnas verkningsgrad. Två utmaningar för samhället idag är hur elektrisk effekt kan genereras miljövänligt och hur transporter kan göras mer miljövänliga. Med elektriska motorer i exempelvis bilar och lastbilar blir det mindre utsläpp och alltså mer miljövänliga transporter. Ju fler elektriska motorer som används, ju viktigare blir det att motorerna blir så energieffektiva som möjligt. Samtidigt är det viktigt att tänka på generatorerna också som på ett eller annat sätt förser motorerna med effekt. I en elbil kan detta ske genom ett laddat batteri, i en tvättmaskin sker det genom kontakten i väggen. I det här forskningsprojektet kommer sätt att höja maskiners, alltså både motorers och generatorers, verkningsgrad genom att förbättra maskinernas värmeegenskaper och kylning att undersökas. I projektet skall ny kunskap om värmeutveckling i, och hur denna värme bäst förs ut ur, elektriska maskiner tas fram. Detta kommer att ske genom att studera värmeöverföring i elektriska maskiner med hjälp av avancerade beräkningsmetoder som kopplar ihop elektromagnetiska fenomen med värmefenomen och luftströmningsfenomen. För att på bästa möjliga sätt komma fram till användbara lösningar kommer experter inom konstruktion av elektriska maskiner från industrin att samarbeta med experter inom beräkningsvetenskap, värmefysik och maskindesign från universitetsvärlden. Industri och universitet skall tillsammans arbeta för att ta fram nya idéer för en miljövänlig framtid, genom att göra de elektriska maskinerna svalare.