ODVÁŘKA, E. Motor-generátor s axiálním tokem pro hybridní autobus [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2010.
Stanovisko školitele Ing Erik Odvářka nastoupil na Fakultu elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně v roce 2002, Bakalářské studium ukončil v roce 2005, Magisterské ukončil v roce 2007. Jeden rok magisterského studia absolvoval na Aalborg University v Dánsku, kde vypracoval a obhájil semestrální i diplomový projekt. Obhajobu diplomového projektu si zopakoval na FEKT, kde také složil státní závěrečnou zkoušku. Jeho studijní výsledky byly vždy vysoce nadprůměrné. Během studia v Č.R. pracoval na částečný úvazek v SEM Drásov, v Servisním depu českých drah v Bohumíně a v Českém Těšíně. V roce 2007 byl přijat do doktorského studia a doktorskou práci vypracoval v Cummins generátor Technologies, Stamford, kde pracoval ve funkci "Electromagnetic Design Engineerr UK a v Cummins Inc., Columbus, Indiana, USA kde dosud pracuje ve funkci "Senior Electromagnetic Design Engineer". Během působení ve Stramfordu získal ocenění ""Cummins Power Generation Leadership Award 2009". Během působení na zahraničních pracovištích vypracoval podle mého mínění vynikající doktorskou práci na téma "Traction Axial Flux Motor-Generator For Hybrid Electric Bus Application". Je to výjimečná komplexní práce zahrnující problematiku elektromagnetického výpočtu stroje, problematiku vodního chlazení i náročnou problematiku řízení při náročné práci stroje jako trakčního motorgenerátoru. O jeho zásadním podílu svědčí i padesátiprocentní podíl na UK patentu pro konstrukční uspořádání tohoto stroje. Během doktorského studia úspěšně složil všechny předepsané zkoušky a také hlavní části práce jsou publikované i přes potíže se zveřejňováním některých utajovaných skutečností. O tom, že doktorand pracoval velmi usilovně a zodpovědně hovoří rozsah a úroveň samotné práce. Po celou dobu jeho studia jsem byl s ním i s jeho nadřízenými Dr. Neilem Brownem a Dr. Salemem Mebarkim v kontaktu. Oba výše jmenovaní navštívili naše pracoviště, já navštívil Cummins ve Stamfordu. Jeho nadřízení vždy vyjadřovali plnou spokojenost s prací Ing. Odvářky, který svou prací a vystupováním udělal tu nejlepší reklamu pro Ústav, Fakultu i VUT. Nejlepším důkazem je žádost jak o další doktorandy, tak i o čerstvé absolventy našeho oboru. Doufám, že se nám podaří navázat dlouhodobou stabilní spolupráci. Práci doporučuji k obhajobě. 15. listopadu 2010 Doc.Ing. Čestmír Ondrůšek, CSc. školitel
Oponentský posudek disertační práce Oponent: prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc., FEKT VUT v Brně, Kolejní 4, 612 00 Brno E-mail dedkova@feec.vutbr.cz Autor práce: Ing. Erik Odvářka Název práce: Motor-generátor s axiálním tokem pro hybridní autobus Ve své disertační práci předkládá autor komplexní a velmi detailní návrh nového typu motor-generátoru s axiálním tokem a buzením permanentními magnety, který je zkonstruován pro hybridní elektrický autobus. Požadavky kladené na parametry nového stroje tj. dosažený výkon, účinnost a předepsané rozměry vedly autora k návrhu původní konstrukce. Hlavním cílem práce bylo vytvořit pomocí multi-fyzikálního numerického modelu návrh nového stroje. Numerický model stroje přitom vyhodnocuje současný vliv elektromagnetického a teplotního pole na mechanické vlastnosti při jeho provozu. Námět práce jednoznačně odpovídá oboru disertace a z hlediska současného stavu vědního oboru silnoproudá elektrotechnika se jedná o aktuální problematiku, neboť cílem je vývoj a návrh originálu motor-generátoru s předem stanovenými parametry, který bude využit pro hybridní elektrický autobus. Autor zvolil k dosažení stanovených cílů využití výsledků sofistikovaného numerického modelu, který sdružuje vlivy kvalitativně odlišných polí. V kombinaci s využitím výsledků získaných analytickým výpočtem má tento komplexní přístup v současné době v oblasti silnoproudé elektrotechniky obrovský význam. Práce je psaná v anglickém jazyce, je logicky členěna do 9 kapitol včetně úvodu a závěrečného zhodnocení. V úvodní kapitole je popsán současný stav řešené problematiky, v kapitole 2 jsou na základě požadavků kladených na nový motor-generátor MG2 podrobně definovány cíle disertační práce. V kapitole 3 je formulována zvolená koncepce návrhu MG2 vycházející z rozboru předepsaných vlastností MG2. V dalších kapitolách autor velmi systematicky a komplexně popisuje elektromagnetický a teplotní numerický model, kriteria pro dosažení požadovaného výkonu, účinnost a řízení MG2, dále výsledky testování navrženého prototypu. V kapitole 8 jsou na základě získaných poznatků diskutovány a formulovány možnosti, které lze využít pro další optimalizovaný návrh následujících typů MG2. V závěrečné kapitole jsou přehledně shrnuty všechny dosažené výsledky. Hlavní přínos disertace spočívá v původním a zcela komplexním přístupu řešení zadaného problému. Pro potřeby sofistikovaného návrhu byl vyvinut soubor numerických algoritmů a analytických postupů. Z důvodů požadavku na přesnost a stabilitu byly numerické modely založeny na metodě konečných prvků. Výsledky dosažené pomocí numerického modelu umožnily získat podstatné informace o chování předepsaných parametrů - výkonnosti a účinnosti dílčího pohonu v různých provozních podmínkách. Umožnily současně vymezit prostor pro optimalizaci návrhu řízení soustavy s cílem maximalizovat účinnost celého pohonu. Bylo vyvinuto několik prototypů nového stroje, které byly podrobeny intenzivnímu testování dílčích částí i celku. Výsledky těchto testů byly diskutovány a porovnány s výslednými parametry testovaného stroje vypočtenými analyticky. Za významný konkrétní přínos práce považuji to, že poznatky, které byly získány testováním prvního prototypu nového stroje, byly využity k nalezení nového postupu vedoucího ke zjednodušení výroby a montáže stroje následující generace. Disertační práce dokumentuje jednotlivé kroky vývojových fází elektrického stroje s axiálním tokem a to od výběru koncepce stroje až po shrnutí poznatků získaných realizací první generace vyvíjeného stroje. Z výše uvedeného je zřejmé, že disertační práce vykazuje původní, přínosné části a byly splněny stanovené cíle. Postup navržený k řešení stanovených cílů, zahrnuje dostupné prostředky a nástroje používané v současné době v daném oboru. Disertační práce je zpracována systematicky, přehledně, má velmi pěkné a pečlivé grafické uspořádání. Zaznamenala jsem jen minimum překlepů, v textu se objevují pouze chyby formálního charakteru (např. v odstavci 4.4.2 na str. 52 a na str. 53 nejsou zobrazeny všechny proměnné v rovnicích (4-41), (4-42), (4-44) a (4-46)). Tyto drobné formální nedostatky však zásadně nesnižují celkovou kvalitu a velmi vysokou odbornou i vědeckou úroveň disertační práce, která prokazuje mimořádné schopnosti uchazeče samostatně vědecky pracovat. Velmi oceňuji pečlivě a přehledně zpracovaný matematicko-fyzikální popis, po odborné stránce zcela srozumitelný a dostatečně podrobný. Didaktická úroveň disertační práce potvrzuje také výborné pedagogické schopnosti uchazeče, přestože se jedná o studenta kombinované formy, který nebyl zapojen do přímé výuky. Problematika související s disertací byla publikována dostatečně. Ing. Odvářka se od roku 2008 významně podílel na publikační činnosti. Je spoluautorem článku ve sborníku evidovaném databází Thomson Reuters, tří článků ve sbornících mezinárodních konferencí, článku v recenzovaném časopise, své výsledky prezentoval na mezinárodní konferenci. Významným úspěchem a oceněním dosavadní práce doktoranda je jeho spoluautorství na uděleném národním patentu a prototypu. Tyto výsledky dosáhl Ing. Odvářka, student kombinované formy, za poměrně krátké období dvou let, což jednoznačně svědčí o tom, že se jedná o mimořádně perspektivního pracovníka s velmi výraznou vědeckou erudicí. Dotaz k disertační práci Jakým způsobem byla testována přesnost numerických modelů? Závěr: Posuzovaná disertační práce uchazeče i jeho dosavadní vědecká činnost odpovídají obecně uznávaným požadavkům k udělení akademického titulu Ph.D. Po úspěšném obhájení práce doporučuji udělit uchazeči titul Ph.D. V Brně dne 3.11.2010 prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc. FEKT VUT v Brně
OPONENTNÍ POSUDEK DIZERTAČNÍ PRÁCE MOTOR-GENERÁTOR S AXIÁLNÍM TOKEM PRO HYBRIDNÍ AUTOBUS, kterou vypracoval Ing. Erik Odvářka, Ústav výkonové elektrotechniky a elektroniky VUT v Brně Dizertační práce je vypracována v angličtině a zabývá se aktuálním tématem návrhu elektrického stroje, vhodného pro hybridní trakční pohon, což je téma, které plně odpovídá oboru Silnoproudá elektrotechnika. Autor se soustřeďuje na motor-generátor MG2, což je stroj, který ve funkci motoru vozidlo pohání a ve funkci generátoru umožňuje rekuperaci energie do napájecího akumulátoru. Hlavní přínos práce vidím v návrhu nové koncepce stroje s axiálním tokem a paprskovitým uspořádáním permanentních magnetů z materiálu NdFEB. Koncepce se vyznačuje dvoudiskovým rotorem, jehož magnetický obvod je vinut z ocelového děrovaného pásku a v takto vzniklých otvorech jsou umístěny permanentní magnety. Funkčnost předložené koncepce je podložena jednak důkladnými analytickými výpočty včetně využití metody konečných prvků a jednak experimentálními výsledky, protože se podařilo celý návrh dovést až do fáze ověřování funkčnosti na prototypech v laboratorních podmínkách v Tech Centre of Cummins Generator Technologies ve Velké Británii. Za další důležitý přínos práce považuji rozbor experimentálních výsledků vzhledem k výsledkům očekávaným z analýz, kritické zhodnocení souladu resp. rozdílů a vyvození návrhů pro další vývoj a příští generaci tohoto typu stroje. V devíti kapitolách autor postupně stanovuje požadavky na koncepci stroje s ohledem na rozměry, výkon a řiditelnost. Po stanovení základní topologie stroje hodnotí proveditelnost koncepce a v kapitole 2.3 stanovuje rozsah disertační práce. Jak plyne z následujících kapitol, stanovený rozsah práce byl splněn. Pro matematickou analýzu chování stroje stanovil autor ekvivalentní reluktanční obvod a provedl rozbor možností zeslabování pole, rozbor ztrát ve stroji, toku a momentů a zabýval se i axiálními silami, vznikajícími při nerovnoběžnosti os a ploch statoru a rotorových disků. Jako nejvhodnější variantu vybral autor 18 pólový stroj, který byl dále realizován a podroben analýze pomocí výpočtů a měření. Ucelený soubor výpočetních postupů při analýze chování stroje, včetně tepelného výpočtu, je dalším významným rysem práce. Koncepce motoru byla patentována týmem, jehož členem doktorand je. Seznam publikací, na kterých se doktorand podílel, je přiložen u hodnocení doktoranda. Je z něho patrné, že téma práce bylo dostatečně publikováno, i když doktorand ve své práci uvádí v seznamu literatury pouze jeden titul. Práce je logicky členěna a přehledně uspořádána, působí dojmem pečlivého zpracování, nicméně bych rád uvedl pár kritických poznámek: " Většina obrázků resp. popisy v nich jsou velmi malé a některé údaje, zejména indexy, jsou těžko čitelné. Také některé tabulky mají příliš úzké řádky a malé písmo, takže ztěžují orientaci v uvedených hodnotách " U rovnic nejsou uvedeny fyzikální jednotky veličin. Lze sice předpokládat soustavu SI, ale bývá zvykem jednotky uvádět buď přímo u rovnic, nebo u seznamu veličin " Na straně 40 jsou pravděpodobně nestejné indexy u proudu v textu nad obrázkem 4.11 a v obrázku (RaI2 vs. Ia) " V kapitole 4.4.2 jsou neúplné rovnice (např.: 4.41; 4.46) " Za velmi zajímavý považuji přehled účinnosti reprezentovaný mapou v obr. 4.12, ale na škodu při prezentaci je přílišná hustota popisu " Popisu testů by prospělo, kdyby u každého měření bylo uvedeno schéma zapojení s vysvětlením Tyto poznámky však nijak neovlivňují kvalitu výzkumu popsaného v dizertační práci. Závěrem bych chtěl požádat doktoranda o zodpovězení následujících dotazů: 1. Jaká je tloušťka ocelového pásku, ze kterého je vinutý rotor a co by se stalo, kdyby můstek, držící magnety na jejich místě, byl na přední straně přerušen? 2. Na obrázku 4.8 je znázorněn vliv reakce kotvy spočítaný metodou konečných prvků. Byla nějaká možnost změřit při zkouškách prototypu reálný průběh? 3. V tabulce 6.1 na straně 78 se kategoricky zavádí závislost ventilačních ztrát na čtverci úhlové rychlosti. Je zde exponent skutečně přesně 2? Doktorand ve své práci zpracoval aktuální téma z oboru silnoproudé elektrotechniky a přinesl do oboru nové poznatky, předložená koncepce motor-generátoru byla dokonce patentována. Doktorand prokázal schopnost vědecké práce a práce splňuje požadavky kladené na doktorské dizertační práce. Doporučuji předloženou práci k obhajobě. V Praze, dne 5.11.2010 Doc. Ing. Pavel Pivoňka, CSc. Katedra elektrických pohonů a trakce Elektrotechnická fakulta ČVUT v Praze Technická 2 166 27 Praha 6
eVSKP id 33535