Design and Material Selection of High-Speed Rotating Electrical Machines

The increasing emphasis on energy efficiency is starting to yield results in the reduction in greenhouse gas emissions; however, the effort is still far from sufficient. Therefore, new technical solutions that will enhance the efficiency of power generation systems are required to maintain the sustainable growth rate, without spoiling the environment. A reduction in greenhouse gas emissions is only possible with new low-carbon technologies, which enable high efficiencies. The role of the rotating electrical machine development is significant in the reduction of global emissions. A high proportion of the produced and consumed electrical energy is related to electrical machines. One of the technical solutions that enables high system efficiency on both the energy production and consumption sides is high-speed electrical machines. This type of electrical machines has a high system overall efficiency, a small footprint, and a high power density compared with conventional machines. Therefore, high-speed electrical machines are favoured by the manufacturers producing, for example, microturbines, compressors, gas compression applications, and air blowers. High-speed machine technology is challenging from the design point of view, and a lot of research is in progress both in academia and industry regarding the solution development. The solid technical basis is of importance in order to make an impact in the industry considering the climate change. This work describes the multidisciplinary design principles and material development in high-speed electrical machines. First, high-speed permanent magnet synchronous machines with six slots, two poles, and tooth-coil windings are discussed in this doctoral dissertation. These machines have unique features, which help in solving rotordynamic problems and reducing the manufacturing costs. Second, the materials for the high-speed machines are discussed in this work. The materials are among the key limiting factors in electrical machines, and to overcome this limit, an in-depth analysis of the material properties and behavior is required. Moreover, high-speed machines are sometimes operating in a harsh environment because they need to be as close as possible to the rotating tool and fully exploit their advantages. This sets extra requirements for the materials applied.

Identification of Research Portfolio for the Development of Filtration Equipment

This piece of work which is Identification of Research Portfolio for Development of Filtration Equipment aims at presenting a novel approach to identify promising research topics in the field of design and development of filtration equipment and processes. The projected approach consists of identifying technological problems often encountered in filtration processes. The sources of information for the problem retrieval were patent documents and scientific papers that discussed filtration equipments and processes. The problem identification method adopted in this work focussed on the semantic nature of a sentence in order to generate series of subject-action-object structures. This was achieved with software called Knowledgist. List of problems often encountered in filtration processes that have been mentioned in patent documents and scientific papers were generated. These problems were carefully studied and categorized. Suggestions were made on the various classes of these problems that need further investigation in order to propose a research portfolio. The uses and importance of other methods of information retrieval were also highlighted in this work.

The structure and development of Russia's food retail sector from the point of view of Finnish food industry

Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää Venäjän ruoan vähittäiskaupan rakenne ja sen tuleva kehitys. Tällä hetkellä se on yksi maailman nopeimmin kasvavista markkinoista. Kasvun syynä on korkea öljyn hinta, jokaon kumuloitunut ihmisten palkkoihin. Kuitenkin vaikka tulot kasvavat, ruokaan käytetty osuus tuloista on pysynyt suhteellisen vakaana. Kulutus on siis siirtymässä laadukkaampiin ja arvokkaampiin tuotteisiin Modernien kauppojen osuus markkinoista on vielä pieni, koska Venäjän vähittäiskauppasektori on yhä hajaantunut perinteisiin kauppaformaatteihin kuten kioskeihin, toreille ja pieniin ruokakauppoihin. Kauppaketjut ovat kuitenkin tulossa merkittävämmiksi. Suurin markkina-alue vähittäiskauppiaille on Moskova, mutta tällä hetkellä ketjut laajentavat toimintojaan nopeasti myös muille Venäjän alueille. Parhaat kasvunäkymät ovat alueilla, vaikka Moskovan markkinat eivät olekaan kyllästyneet. Tärkein kasvua rajoittava tekijä Moskovassa on rakennustonttien ja kiinteistöjen saatavuus. Vähittäiskauppamarkkinat lähestyvät kyllästymispistettä, josta seuraa markkinoiden konsolidaatio. Tämä prosessi on jo alkanut, mutta kovin paljon yritysostoja ei ole vielätehty. Toistaiseksi kauppaketjut ovat tyytyneet muodostamaan alliansseja. Ketjut pyrkivät parantamaan asemaansa hintaneuvotteluissa muodostamalla osto-alliansseja, luomalla omia brändejä ja käyttämällä alueellista laajentumista lyömäaseena. Jotta ruoan tuottaja pääsisi myös alueellisille markkinoille, on sen ehkä suostuttava myymään tuotteitaan edullisempaan hintaan. Tavarantoimittajat ovat vahvassa asemassa silloin, kun heillä on toimiva jakeluverkko, kyky JIT-toimituksiin,kunnollinen dokumentaatiokäytäntö, vahva brändi ja edullinen hinta. Ns. listausmaksun suuruus voi määrittää tuottajan tuotteilleen saaman hyllytilan koon.

Finding the Fit Between Engineering Design and Cost Information

This paper analyzes the possibilities of integrating cost information and engineering design. Special emphasis is put on finding the potential of using the activity-based costing (ABC) method. Today, the problem of cost estimation in engineering design is that there are two separate extremes of knowledge. On the one extreme, the engineers model the technical parametres behindcosts in great detail but do not get appropriate cost information to their elegant models. On the other extreme, the accounting professionals are stuck with traditional cost accounting methods driven by the procedures and cycles of financial accounting. Therefore, in many cases, the cost information needs of various decision making groups, for example design engineers, are not served satisfactorily. This paper studies if the activity-based costing (ABC) method could offer a compromise between the two extremes. Recognizing activities and activity chains as well as activity and cost drivers could be specially beneficial for design engineers. Also, recognizing the accurate and reliable product costs of existing products helps when doing variant design. However, ABC is not at its best if the cost system becomes too complicated. This is why a comprehensive ABC-cost information system with detailed cost information for the use of design engineers should be examined critically. ABC is at its best when considering such issues as which activities drive costs, the cost of product complexity, allocating indirect costs on the products, the relationships between processes and costs, and the cost of excess capacity.

Design and implementation of FPGA-based LQ control of active magnetic bearings

The need for high performance, high precision, and energy saving in rotating machinery demands an alternative solution to traditional bearings. Because of the contactless operation principle, the rotating machines employing active magnetic bearings (AMBs) provide many advantages over the traditional ones. The advantages such as contamination-free operation, low maintenance costs, high rotational speeds, low parasitic losses, programmable stiffness and damping, and vibration insulation come at expense of high cost, and complex technical solution. All these properties make the use of AMBs appropriate primarily for specific and highly demanding applications. High performance and high precision control requires model-based control methods and accurate models of the flexible rotor. In turn, complex models lead to high-order controllers and feature considerable computational burden. Fortunately, in the last few years the advancements in signal processing devices provide new perspective on the real-time control of AMBs. The design and the real-time digital implementation of the high-order LQ controllers, which focus on fast execution times, are the subjects of this work. In particular, the control design and implementation in the field programmable gate array (FPGA) circuits are investigated. The optimal design is guided by the physical constraints of the system for selecting the optimal weighting matrices. The plant model is complemented by augmenting appropriate disturbance models. The compensation of the force-field nonlinearities is proposed for decreasing the uncertainty of the actuator. A disturbance-observer-based unbalance compensation for canceling the magnetic force vibrations or vibrations in the measured positions is presented. The theoretical studies are verified by the practical experiments utilizing a custom-built laboratory test rig. The test rig uses a prototyping control platform developed in the scope of this work. To sum up, the work makes a step in the direction of an embedded single-chip FPGA-based controller of AMBs.

Are Evaluation of ICTs Investment Using Decision Support Systems:Case Applications from Distributor's and End User's Perspective Group Decision

The evaluation of investments in advanced technology is one of the most important decision making tasks. The importance is even more pronounced considering the huge budget concerning the strategic, economic and analytic justification in order to shorten design and development time. Choosing the most appropriate technology requires an accurate and reliable system that can lead the decision makers to obtain such a complicated task. Currently, several Information and Communication Technologies (ICTs) manufacturers that design global products are seeking local firms to act as their sales and services representatives (called distributors) to the end user. At the same time, the end user or customer is also searching for the best possible deal for their investment in ICT's projects. Therefore, the objective of this research is to present a holistic decision support system to assist the decision maker in Small and Medium Enterprises (SMEs) - working either as individual decision makers or in a group - in the evaluation of the investment to become an ICT's distributor or an ICT's end user. The model is composed of the Delphi/MAH (Maximising Agreement Heuristic) Analysis, a well-known quantitative method in Group Support System (GSS), which is applied to gather the average ranking data from amongst Decision Makers (DMs). After that the Analytic Network Process (ANP) analysis is brought in to analyse holistically: it performs quantitative and qualitative analysis simultaneously. The illustrative data are obtained from industrial entrepreneurs by using the Group Support System (GSS) laboratory facilities at Lappeenranta University of Technology, Finland and in Thailand. The result of the research, which is currently implemented in Thailand, can provide benefits to the industry in the evaluation of becoming an ICT's distributor or an ICT's end user, particularly in the assessment of the Enterprise Resource Planning (ERP) programme. After the model is put to test with an in-depth collaboration with industrial entrepreneurs in Finland and Thailand, the sensitivity analysis is also performed to validate the robustness of the model. The contribution of this research is in developing a new approach and the Delphi/MAH software to obtain an analysis of the value of becoming an ERP distributor or end user that is flexible and applicable to entrepreneurs, who are looking for the most appropriate investment to become an ERP distributor or end user. The main advantage of this research over others is that the model can deliver the value of becoming an ERP distributor or end user in a single number which makes it easier for DMs to choose the most appropriate ERP vendor. The associated advantage is that the model can include qualitative data as well as quantitative data, as the results from using quantitative data alone can be misleading and inadequate. There is a need to utilise quantitative and qualitative analysis together, as can be seen from the case studies.

Network Device Driver Design and Implementation for Symbian Operating System

Tämä diplomityö esittää Symbianin käyttöjärjestelmän verkkoarkkitehtuuriin perustuvan paikallisverkkokortin (LAN) käyttöönottoa. Pääajatus oli keskitetty langattoman LAN— kortin (WLAN) ajureiden käyttöönottoon. Jokainen Symbianin käyttöjärjestelmän verkkoarkkitehtuurin komponentti oli huolellisesti tutkittu, painottaen mahdollista langattoman yhteyden uudelleenkäyttöä. Myös olemassaolevan Ethernetkortin ajureiden uudelleenkäyttö oli huolellisesti otettu huomioon. Diplomityöprojektin aikana esimerkki WLAN-kortin ajurin lähdekoodista oli esitetty. Tämä ajuri on kirjoitettu NOKIA DTN-20 WLAN-korttia varten. Havaittiin myös, että suurin osa Symbianin käyttöjärjestelmän verkkoarkkitehtuurista voidaan käyttää myös WLAN-pohjaisessa yhteydessä ilman muutoksia.. Esitetty ajuri käyttää myös tiettyjä olemassaolevan Ethernetkortin ajureita, esim. Logical Device Driver (LDD):tä.

The Design and Implementation of Loudspeaker Control Network Protocols

The networking and digitalization of audio equipment has created a need for control protocols. These protocols offer new services to customers and ensure that the equipment operates correctly. The control protocols used in the computer networks are not directly applicable since embedded systems have resource and cost limitations. In this master's thesis the design and implementation of new loudspeaker control network protocols are presented. The protocol stack was required to be reliable, have short response times, configure the network automatically and support the dynamic addition and removal of loudspeakers. The implemented protocol stack was also required to be as efficient and lightweight as possible because the network nodes are fairly simple and lack processing power. The protocol stack was thoroughly tested, validated and verified. The protocols were formally described using LOTOS (Language of Temporal Ordering Specifications) and verified using reachability analysis. A prototype of the loudspeaker network was built and used for testing the operation and the performance of the control protocols. The implemented control protocol stack met the design specifications and proved to be highly reliable and efficient.

Interfacing Health Care Information Systems Design and Implementation

Terveydenhuollossa käytetään nykyisin informaatioteknologian (IT) mahdollisuuksia parantamaan hoidon laatua, vähentämään hoitoon liittyviä kuluja sekä yksinkertaistamaan ja selkeyttämään laakareiden työnkulkua. Tietojärjestelmät, jotka edustavat jokaisen IT-ratkaisun ydintä, täytyy kehittää täyttämään lukuisia vaatimuksia, ja yksi niistä on kyky integroitua saumattomasti toisten tietojärjestelmien kanssa. Järjestelmäintegraatio on kuitenkin yhä haastava tehtävä, vaikka sita varten on kehitetty useita standardeja. Tässä työssä kuvataan vastakehitetyn lääketieteellisen tietojärjestelmän liittymäratkaisu. Työssä pohditaan vaatimuksia, jotka tällaiselle sovellukselle asetetaan, ja myös tapa, jolla vaatimukset toteutuvat on esitetty. Liittymaratkaisu on jaettu kahteen osaan, tietojärjestelmaliittymään ja "liittymakoneeseen" (interfacing engine). Edellinen on käsittää perustoiminnallisuuden, jota tarvitaan vastaanottamaan ja lähettämään tietoa toisiin järjestelmiin, kun taas jälkimmäinen tarjoaa tuen tuotantoympäristössa käytettäville standardeille. Molempien osien suunnitelu on esitelty perusteellisesti tässä työssä. Ongelma ratkaistiin modulaarisen ja geneerisen suunnittelun avulla. Tämä lähestymistapa osoitetaan työssä kestäväksi ja joustavaksi ratkaisuksi, jota voidaan käyttää tarkastelemaan laajaa valikoimaa liittymäratkaisulle asetettuja vaatimuksia. Lisaksi osoitetaan kuinka tehty ratkaisu voidaan joustavuutensa ansiosta helposti mukauttaa vaatimuksiin, joita ei ole etukäteen tunnistettu, ja siten saavutetaan perusta myös tulevaisuuden tarpeille

Design of User Authentication System for Multi-operator wireless LANs

Langattomat lähiverkot ovat viime vuosikymmeninä saavuttaneet suuren suosion. Tässä työssä käsitellään käyttäjien todentamisjärjestelmän suunnittelua ja kehitystä langattomaan monioperaattoriverkkoon. Langattomassa monioperaattoriverkossa käyttäjillä on mahdollisuus käyttää eri operaattoreiden palveluita. Aluksi käsitellään olemassa olevia todentamismenetelmiä ja -järjestelmiä. minkä jälkeen kuvaillaan todentamisjärjestelmä langattomille monioperaattoriverkoille. Todentamisjärjestelmän ratkaisuvaihtoehtoja esitellään kaksi, niin sanotut moni- istunto - ja yksittäisistuntomalli. Moni-istuntomalli on normaali lähestymistapa käyttäjien todentamiseen tietokonejärjestelmissä. Siinä käyttäjän pitää tunnistautua ja todentaa itsensä jokaiselle verkon palvelulle erikseen. Yksittäisistuntomallissa pyritään parempaan luotettavuuteen ja käytettävyyteen. Siinä käyttäjä todentaa itsensä vain kerran ja voi sen jälkeen päästä useisiin palveluihin. Työn loppuosassa kuvaillaan suunnitellun järjestelmän toteutusta. Lisäksi ehdotetaan vaihtoehtoisia toteutustapoja, analysoidaan järjestelmän heikkouksia ja kerrotaan jatkokehitysmahdoillisuuksista.

Design and Testing of Database Libraries

Nokia Push To Talk järjestelmä tarjoaa uuden kommunikointimetodin tavallisen puhelun oheen. Yksi tärkeimmistä uuden järjestelmän ominaisuuksista on puhelunmuodostuksen nopeus. Lisäksi järjestelmän tulee olla telekommunikaatiojärjestelmien yleisten periaatteiden mukainen, mahdollisimman stabiili ja skaalautuva, jotta järjestelmä olisi mahdollisimman vikasietoinen ja laajennettavissa. Diplomityön päätavoite on esitellä "C++"-tietokantakirjastojen suunnittelua ja testausta. Aluksi tutkitaan tietokantajärjestelmien problematiikkaa alkaen tietokantajärjestelmän valinnasta ja huomioiden erityisesti nopeuskriteerit. Sitten esitellään kaksi teknistä toteutusta kahta "C++"-tietokantakirjastoa varten ja pohditaan joitakin vaihtoehtoisia toteutustapoja.

Methods of Design and Testing of Real Time Systems

Teollusuussovelluksissa vaaditaan nykyisin yhä useammin reaaliaikaista tiedon käsittelyä. Luotettavuus on yksi tärkeimmistä reaaliaikaiseen tiedonkäsittelyyn kykenevän järjestelmän ominaisuuksista. Sen saavuttamiseksi on sekä laitteisto, että ohjelmisto testattava. Tämän työn päätavoitteena on laitteiston testaaminen ja laitteiston testattavuus, koska luotettava laitteistoalusta on perusta tulevaisuuden reaaliaikajärjestelmille. Diplomityössä esitetään digitaaliseen signaalinkäsittelyyn soveltuvan prosessorikortin suunnittelu. Prosessorikortti on tarkoitettu sähkökoneiden ennakoivaa kunnonvalvontaa varten. Uusimmat DFT (Desing for Testability) menetelmät esitellään ja niitä sovelletaan prosessorikortin sunnittelussa yhdessä vanhempien menetelmien kanssa. Kokemukset ja huomiot menetelmien soveltuvuudesta raportoidaan työn lopussa. Työn tavoitteena on kehittää osakomponentti web -pohjaiseen valvontajärjestelmään, jota on kehitetty Sähkötekniikan osastolla Lappeenrannan teknillisellä korkeakoululla.

Wireless Applications Evaluation and Development Process: Case -Paper Industry Logistics

Sähköisen liiketoiminnan ja mobiliteetin konvergenssi yhdessä teknologisen innovaation kiihtyvän vauhdin kanssa ovat saaneet aikaan kiinnostusta langattomia liiketoimintaratkaisuja kohtaan. Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia sähköisen liiketoiminnan langattomien sovellusten arviointi- ja kehitysprosessia. Työ keskittyy tarkastelemaan paperiteollisuuden toimitusketjun langatonta seurantaa. Tutkimuksessa esitetään langattoman sähköisen liiketoiminnan määritelmä, kuvaillaan langattomuuden eri sovellusalueita ja sovellusten arviointi- ja kehitysprosessin strategisia sekä teknologisia ulottuvuuksia. Työ luo viitekehyksen, jonka avulla tarkastella langattomien teknologioiden merkitystä logistiikassa. Tutkimuksen merkittävin tulos on prosessimalli sovellusten arvioimiseksi ja kehittämiseksi. Mallilla kehitetty langaton sovellus osoittautui tarkastelussa hyödylliseksi toimitusketjun hallinnassa.

Maintenance and development of supplier relationships in an environment of irregular demand

The main target of the study was to find ideas for maintenance and development of supplier relations in irregular business environment. The other aim was to find out the suppliers’ opinions concerning the case company and the relationship between the companies. The study was conducted by using both qualitative and quantitative research methods. A mail survey was used to find out supplier opinions and an interview to find out suppliers’ ideas for relationship maintenance and development. It was found out that the use of relational elements is essential in the relationship maintenance in an irregular environment. In development of supplier relations the company should make better use of its suppliers’ potential, assure better flow of information and utilize the possibilities of Supplier Relationship Management.