KARÁSEK, L. Návrh vysokootáčkového motoru 350kW 40 000min-1 [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2016.
Diplomant vypracoval diplomovou práci s názvem “Návrh vysokootáčkového motoru 350kW, 40000ot/min”. Cílem práce bylo především ověřit realizovatelnost takového stroje vzhledem k současným dostupným materiálům. Vzhledem k předpokládané aplikaci pohonu cirkulátoru helia bylo rozhodnuto zabývat se asynchronním motorem. První předběžný návrh s využitím běžných konstrukčních ocelí a speciálního druhu mědi GLIDCOP nevyhověl požadavkům mechanické pevnosti. Našly se nové materiály pro magnetický obvod i vinutí rotoru. Byl opět proveden předběžný návrh s využitím zkušeností se zpevněnou konstrukcí spojovacího kruhu a tyčí pomocí titanového límce. Tento návrh opět nevyhověl z pevnostního hlediska a bylo navrženo speciální konstrukční uspořádání, které vyhovuje požadavkům mechanické pevnosti. Diplomant přistoupil k řešení velmi zodpovědně, využíval možností konzultace, náročné mechanické výpočty byly prováděny ve spolupráci s odborníky FSI.
Práce se zabývá návrhem vysokootáčkového asynchronního motoru. Je rozčleněna do šesti kapitol včetně závěru. V prvních dvou kapitolách je na základě literatury proveden rozbor problematiky, jsou popsány kritické oblasti konstrukce vysokootáčkových strojů a je zvolen typ navrhovaného stroje. Třetí kapitola se věnuje návrhu vysokootáčkového asynchronního motoru s masivním rotorem a měděnou klecí. Ve čtvrté kapitole je s pomocí metody konečných prvků (MKP) provedena mechanická analýza stroje, jsou určena kritická místa z pohledu mechanického namáhání a navrženo několik úprav rotorových kruhů. Současně je zde uvedeno tabulkové srovnání parametrů motoru získaných analytickým výpočtem a pomocí programu RMxprt. V páté kapitole je proveden výpočet magnetického pole pomocí MKP v programu Maxwell a navržený motor je analyzován ve stavu naprázdno a při jmenovitém zatížení. Dále je posuzován vliv magnetických klínů (uzávěrů) statorových drážek na průběh magnetické indukce ve vzduchové mezeře. Práce je ucelená, je vhodně rozčleněna, jednotlivé kapitoly na sebe logicky navazují. Po formální i jazykové stránce je zpracována pečlivě s minimálním výskytem pravopisných chyb, či nesprávných odkazů. K práci mám několik připomínek: Vyskytují se drobné nepřesnosti v terminologii, např. hloubka průniku místo hloubka vniku (str. 26), mez skluzu místo mez kluzu (str. 27), prameny místo paralelní dráty vodiče vinutí (str. 48). Cílem různých opatření bývá snížení (redukce) amplitud vyšších harmonických (magnetické indukce ve vzduchové mezeře). K úplnému potlačení (eliminaci) však zpravidla nedochází. Proto je lépe hovořit o snaze snížit amplitudy vyšších harmonických než o „snaze snížit počet vyšších harmonických“ (str. 28) a namísto v práci používaného slova „eliminovat“ použít slova „redukovat“. U vinutí se zkráceným krokem na 5/6 z principu nedochází k eliminaci 5. a 7. harmonické, ale k významné redukci jejich amplitud. Pomocí rovnic 4.1.1 – 4.1.3 (str. 41) jsou vypočteny elektrické frekvence, nikoliv mechanické. Vypočtené přídavné ztráty dosahují poměrně významných hodnot (rov. 4.4.73) a bylo by tedy vhodné jejich výpočet více rozpracovat. Pro prvotní výpočet se proud statoru a rotoru vypočte z předpokládané účinnosti a účiníku motoru (rov. 4.3.17). „Skutečný“ proud, účinnost, účiník a další veličiny je pak v závěru návrhu motoru třeba vypočíst z parametrů motoru. V opačném případě je řada výsledků analytického výpočtu (Tabulka 9) silně závislá na správnosti prvotního odhadu účinnosti a účiníku. Celkové hodnocení: Návrh vysokootáčkového motoru s masivním rotorem je poměrně náročným úkolem, už jen z důvodu neexistence podrobnějších návrhových postupů. Aby bylo dosaženo dostatečné přesnosti, je nutné upravovat metody návrhu určené pro standardní stroje, případně je i kombinovat s výpočty metodou konečných prvků. Kladně hodnotím, že se autor neomezil jen na elektromagnetický návrh stroje, ale provedl také základní výpočet mechanického namáhání rotoru. Přes určité nedostatky práce svým rozsahem a způsobem zpracování zcela odpovídá požadavkům na diplomovou práci. Zadání bylo splněno beze zbytku.
eVSKP id 91849