Συντάχθηκε 25-08-2026 09:02
Τόπος: Λ - Κτίριο Επιστημών/ΗΜΜΥ, 145Π-58
Έναρξη: 28/08/2026 09:00
Λήξη: 28/08/2026 10:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Μαγδαληνής Μαραγκουδάκη
με θέμα
Νέα Πειραματική Μοντελοποίηση Πόλων Κινητήρα για Ηλεκτρικά Οχήματα και Επίδραση Γήρανσης
New Experimental Modeling of Traction Motor Poles and Degradation Impact
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Κωνσταντίνος Γυφτάκης (επιβλέπων)
Επίκουρος Καθηγητής Γεώργιος Πέππας
Δρ. Ελευθερία Σεργάκη (Ε.ΔΙ.Π.)
Περίληψη
Η παγκόσμια μετάβαση προς τις βιώσιμες μεταφορές έχει επιταχύνει σημαντικά την υιοθέτηση των Ηλεκτρικών Οχημάτων (EVs), με τους Σύγχρονους Κινητήρες Μόνιμου Μαγνήτη (PMSM) να αποτελούν την κυρίαρχη επιλογή λόγω υψηλής πυκνότητας ροπής, της συμπαγούς δομής και της εξαιρετικής τους απόδοσης. Ωστόσο, οι απαραίτητες συνθήκες λειτουργίας αυτών των κινητήρων εκθέτουν τα εσωτερικά τους μέρη σε έντονες καταπονήσεις. Πιο συγκεκριμένα, το σύστημα μόνωσης του στάτη είναι εξαιρετικά ευάλωτο στην σταδιακή γήρανση και υποβάθμιση, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε βραχυκύκλωμα και καταστροφική βλάβη του κινητήρα. Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει στην εξέλιξη της μοντελοποίησης μέσω ισοδύναμων κυκλωμάτων υψηλών συχνοτήτων και διερευνά τους μηχανισμούς γήρανσης των μονωτικών υλικών στους πόλους του στάτη. Για την προσομοίωση του πραγματικού περιβάλλοντος λειτουργίας, δοκίμια πόλων υποβάλλονται σε διαβαθμισμένη γήρανση μέσω σταθερής θερμοκρασίας και μηχανικού στρες. Η διαδικασία γήρανσης του υλικού και η συνολική κατάσταση της μόνωσης παρακολουθούνται συνεχώς με την χρήση της μεθόδου Ανάλυση Απόκρισης Συχνότητας (Frequency Response Analysis - FRA). Τα πειραματικά δεδομένα που συλλέγονται μέσω της μεθόδου FRA χρησιμοποιούνται στην συνέχεια για την βελτιστοποίηση ενός αναλυτικού μοντέλου ισοδύναμου κυκλώματος του πόλου. Συσχετίζοντας την φυσική γήρανση του υλικού, που προκαλείται από τα θερμικά, μηχανικά stresses και ramp tests, με συγκεκριμένες μεταβολές στις παραμέτρους του κυκλώματος, η έρευνα αυτή βελτιώνει σημαντικά την ανίχνευση σφαλμάτων στους πόλους. Τελικά, αυτό το εξελιγμένο μοντέλο αποσαφηνίζει το αντίκτυπο των καταπονήσεων στο σύστημα μόνωσης, προσφέροντας αξιόπιστη διαγνωστική προσέγγιση για την παρακολούθηση της κατάστασης και την έγκαιρη ανίχνευση σφαλμάτων στους σύγχρονους ηλεκτρικούς κινητήρες.
Abstract
The global transition towards sustainable transportation has significantly accelerated the adoption of Electric Vehicles (EVs), with Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSMs) emerging as the predominant choice for traction applications due to their high torque density, compact structure, and superior efficiency. However, the demanding operational conditions of these motors expose their internal components to severe stress. The stator insulation system, in particular, is highly vulnerable to progressive aging and degradation, which can ultimately lead to short circuits and catastrophic motor failure. This thesis focuses on improving and refining high-frequency equivalent-circuit modeling and investigating the aging mechanisms of stator pole insulation materials. To simulate harsh operational environments, stator pole specimens with mounted armature coils are subjected to scaled aging cycles under fixed thermal and mechanical stresses. The degradation process and the overall condition of the insulation are continuously monitored using Frequency Response Analysis (FRA). The experimental data collected via the FRA is then utilized to optimize and enhance a detailed equivalent circuit model of the pole. By correlating the material's physical aging, induced by thermal and mechanical stresses and ramp tests, with specific variations in the model’s electrical parameters, this research significantly improves fault detection in stator poles. Ultimately, this enhanced model clarifies how different stresses affect the insulation system, offering a robust diagnostic approach for condition monitoring and early fault detection in modern electric motors.
