TTK Links: Home Page | TTK Moodle | ÕIS
TTK/UAS Repository For Digital Teaching and Learning Resources

Paraplaani elektrimootori projekteerimine

Loomus, Peeter (2015) Paraplaani elektrimootori projekteerimine. [thesis] [en] Design and development of paraplane electric motor.

[img]
Preview
PDF - Published Version
Download (3MB) | Preview
[img]
Preview
PDF (lihtlitsents) - Supplemental Material
Download (568kB) | Preview

Abstract

Käesoleva lõputöö eesmärgiks oli paraplaani elektrimootori projekteerimine vastavalt mootorile esitatud nõuetele. Seletati lahti ka mootori valmistamine ja koostamine. Samuti oli sihiks seatud sihtgrupi elektrimootorite parameetrite täiustamine (eelkõige jahutussüsteemi väljaarendamine). Töö eesmärk sai täidetud – projekteeriti välisrootoriga paraplaani elektrimootor võimsusega 13 kW, pöördemomendiga 40 Nm 3000 pöörde juures. Kabariitmõõtmeteks diameeter 207 mm ja laius 75,5 mm. Töö käigus tehti vajalikud tugevusarvutused mootori detailidele, et välja selgitada konstruktsioonide vastupidavus propelleri poolt tekitatavale tõukejõule 700 N ja mootori pöördemomendile 40 Nm. Komponentide materjalide valikus lähtuti eelkõige vastupidavusest mootoris tekkivatele jõududele aga ka eesmärgist minimiseerida mootori massi. Mootori jahutussüsteemi väljaarendamisel lähtuti aspektist, et impelleri poolt tekitataks maksimaalne jahutusefekt. Selleks leiti impelleri laba seadenurk vastavalt profiili kriitilisele nurgale ja õhuvoolu liikumise nurgale. Lisaks impelleri olemasolule aitab mootorit vähesel määral jahutada ka välisvõrule projekteeritud jahutussooned (mis vähendavad ka mootori üldmassi). Lõputöö majanduslikus osas leiti prototüübi omahind ja perspektiivne toote realiseerimishind. Lisaks toodi esile tootmise edasised arenguvõimalused vähendamaks toote omahinda. Arvutuslikuks realiseerimishinnaks kujunes 1714,19 eurot ning toote tasuvuskoguseks kaks elektrimootorit. Arvestades võimalike toote hinnavähendamise võimalustega (materjalide ja tootmise maksumuse vähenemine saritootmise korral kui ka investeeringud masinaparki) saab järeldatud, et toode on turul konkurentsivõimeline. Prototüübi projekteerimine ja valmistamine aitas välja selgitada võimalikud arengusuunad mootori edasisel täiustamisel. Antud juhul olid projekteerimisel piiravateks teguriteks olemasolevad valmistamise tingimused ja võimalikud väljakäidavad ressursid. Mootori edasises arendamises annab kindlasti parandada mootori massilisi omadusi nii detailide materjalide valikuga, kui ka mõningal määral konstruktsiooni edasi arendamisega. Enamuse mootori massist tekitavad välisvõru ja mähisvöö, kuna peavad olema ettemääratud magnetiliste omadustega (ehk terasest) ning kindla mahuga, et välistada üle- ja alamagneetumust. Lisaks on võimalik toote külge komplekteerida kontroller, mis muudab toote kasutajasõbralikumaks ning annab ka eelise konkurentide ees.

Abstract [en]

The aim of this thesis is to improve the design of paraplane electric motor according to the given requirements. Main part of thesis explains the design process and includes the necessary calculations for strength and construction properties. The manufacturing and assembly of the motor is also briefly explained. One of the main target is to develop the cooling system that will generate the maximum air flow possible. During the design process the outer rotor brushless electric motor was designed with the following specifications: 13 kW of power, 40 Nm of torque and maximum speed 3000 rpm. The overall dimensions are diameter 207 mm and thickness 75,5 mm. The weight of designed motor is 5,9 kg. During the work it was necessary to calculate the strength of motor parts, in order to identify the durability of structures given by the propeller thrust of 700 N and engine torque of 40 Nm. The components material selection was primarily based on the durability to given forces and the requirement to minimize the overall weight of the motor. For the cooling system there is impeller designed in the front plate of the motor. The main requirement for the impeller is to create the maximum cooling effect possible. To find the right angle for the impeller profile the critical angle and airflow angle were calculated and summed to give the required machining angle. The economic part of the thesis includes prototype price calculations and selling price calculations. The calculated selling price of the current electric motor is 1714,19 euros which can be reduced during the mass production down to 1000 euros. Comparing the price range and properties of available electric motors the designed engine is competitive on the current market. Design and manufacturing of a prototype helped to identify possible development directions in the further refinement of the motor. The design of the current prototype was limited by available manufacturing conditions and resources. The mass properties can be improved by the choice of materials and some design development can be done. In addition, it is possible to add the controller to the assembly of the motor, which makes the product more user friendly and also provides an advantage over competitors.

Item Type: thesis
Advisor: Tavo Kangru
Subjects: Mechanical Engineering > Production Development > CAD Systems
Mechanical Engineering > Production Engineering and Technology > Machine Elements
Mechanical Engineering > Strength of Materials
Divisions: Institute of Engineering > Machine Building
Depositing User: Peeter Loomus
Date Deposited: 08 Jun 2015 06:53
Last Modified: 08 Jun 2015 06:53
URI: http://eprints.tktk.ee/id/eprint/1164

Actions (login required)

View Item View Item