Sähkökäyttötekniikan laboratorio

Sähkömekaaniseen energianmuunnokseen perustuvat sovellukset ovat erittäin tärkeitä, mm. energiatuotannossa, liikenteessä ja teollisuudessa. Nykyaikainen sähkömekaaninen energianmuunnos tehdään älykkäästi käyttämällä tehoelektroniikkaan perustuvia suuntaajia, jotka kykenevät ohjaamaan sähkökonetta erittäin tarkasti.

Tulevaisuudessa, kun sähköntuotanto perustuu suurelta osin uusiutuviin energialähteisiin ja kun vety toimii pääasiallisena energian kuljettajana ja energiavarastona sekä liikenne maalla, merellä ja ilmassa perustuu sähköiseen tai hybridisähköiseen voimalähteeseen, toimivat sähkökäytöt yhtenä keskeisimmistä mahdollistavista teknologioista.

Sähkökoneet: Sähkökoneiden tutkimus on keskittynyt erilaisten uusien rakenteiden analysointiin ja kehittämiseen. Tutkimus painottuu teollisuuden ja liikenteen suurnopeuskoneisiin. Liikenteeseen tarkoitetuilla sähkökoneilla on oltava mahdollisimman suuri ominaisteho, soveltuakseen jopa ilmailun tarkoituksiin, kun taas teollisuuden suurnopeuskoneiden on tarjottava paras mahdollinen luotettavuus ja pitkä käyttöikä. Tutkimusaiheisiin kuuluu, mutta ei rajoitu, erilaisten käämitysten (hajautettu, keskitetty, hammaskäämi), vakorakenteiden (koko- ja murtovakokäämit) sekä jäähdytysmenetelmien, erityisesti nestejäähdytysmenetelmiin tutkiminen. Myös materiaalien, erityisesti lämpöä johtavien eristemateriaalien, uudenlaiseen käyttöön sähkökonesuunnittelussa liittyvä tutkiminen.

Viimeaikainen tutkimus on keskittynyt kestomagneettitahti- ja tahtireluktanssikoneeseen. Laboratoriolla on vahva osaaminen suurnopeustekniikan alalta, jota laboratoriossa on tutkittu yli 30 vuoden ajan. Mikä tahansa teho ja mikä tahansa nopeus!

Tehoelektroniikka: Tehoelektroniikan tutkimus keskittyy tällä hetkellä korkean perustaajuuden (1-3 kHz) ratkaisuihin suuritehoisille suurnopeussähkökoneille. Se sisältää uusien WBG (engl. wide bandgap) tehopuolijohdeteknologioiden hyödyntämistä suorituskyvyn ja hyötysuhteen parantamiseksi sekä niiden tarjoamaan mahdollisuuteen kasvattaa sähkökäytön tehotiheyttä. Tehotiheyden maksimoimiseksi tutkitaan lämpömallinnus- ja jäähdytysratkaisuja sekä tehoelektroniikan erilaisia integrointitapoja sähkökoneeseen. Kaikki nämä tähtäävät optimaalisiin sähkö- ja hybridisähköratkaisuihin käytettäväksi liikkuvien työkoneiden ja raskaiden ajoneuvojen kanssa.

Yleisesti käytössä olevat tutkimuslaitteet ja -tilat mahdollistavat tehoelektroniikkaratkaisujen tutkimisen ja prototyyppien valmistamisen pienjännitetasolla. Ne mahdollistavat myös skaalattujen prototyyppien tekemisen konseptitutkimukseen. Keskeisiä osaamisalueita ovat mallintaminen, analyysi, ohjaus- ja säätömenetelmät sekä laitesuunnittelu.