Electromagnetic Design of a Solid Steel Rotor Motor for Demanding Operation Environments

The solid-rotor induction motor provides a mechanically and thermally reliable solution for demanding environments where other rotor solutions are prohibited or questionable. Solid rotors, which are manufactured of single pieces of ferromagnetic material, are commonly used in motors in which the rotationspeeds exceed substantially the conventional speeds of laminated rotors with squirrel-cage. During the operation of a solid-rotor electrical machine, the rotor core forms a conductor for both the magnetic flux and the electrical current. This causes an increase in the rotor resistance and rotor leakage inductance, which essentially decreases the power factor and the efficiency of the machine. The electromagnetic problems related to the solid-rotor induction motor are mostly associated with the low performance of the rotor. Therefore, the main emphasis in this thesis is put on the solid steel rotor designs. The rotor designs studied in thisthesis are based on the fact that the rotor construction should be extremely robust and reliable to withstand the high mechanical stresses caused by the rotational velocity of the rotor. In addition, the demanding operation environment sets requirements for the applied materials because of the high temperatures and oxidizing acids, which may be present in the cooling fluid. Therefore, the solid rotors analyzed in this thesis are made of a single piece of ferromagnetic material without any additional parts, such as copper end-rings or a squirrel-cage. A pure solid rotor construction is rigid and able to keep its balance over a large speed range. It also may tolerate other environmental stresses such as corroding substances or abrasive particles. In this thesis, the main target is to improve the performance of an induction motor equipped with a solid steel rotor by traditional methods: by axial slitting of the rotor, by selecting a proper rotor core material and by coating the rotor with a high-resistive stainless ferromagnetic material. In the solid steel rotor calculation, the rotor end-effects have a significant effect on the rotor characteristics. Thus, the emphasis is also put on the comparison of different rotor endfactors. In addition, a corrective slip-dependent end-factor is proposed. The rotor designs covered in this thesis are the smooth solid rotor, the axially slitted solid rotor and the slitted rotor having a uniform ferromagnetic coating cylinder. The thesis aims at design rules for multi-megawatt machines. Typically, mega-watt-size solidrotor machines find their applications mainly in the field of electric-motor-gas-compression systems, in steam-turbine applications, and in various types of largepower pump applications, where high operational speeds are required. In this thesis, a 120 kW, 10 000 rpm solid-rotor induction motor is usedas a small-scale model for such megawatt-range solid-rotor machines. The performance of the 120 kW solid-rotor induction motors is determined by experimental measurements and finite element calculations.

Neurophysiologic diagnosis, clinical symptoms and neuropathologic findings in polyneuropathies

Tausta: Polyneuropatia (PNP) on ääreishermoston sairaus, joka aiheuttaa laaja-alaisia, yleensä symmetrisiä vaurioita ääreishermostossa. PNP:aan johtavia syitä on satoja. Tavoitteet: Löytää parhaat neurofysiologiset menetelmät uremian, myelooman hoidossa käytettävän talidomidin sekä Fabryn taudin aiheuttaman PNP:n diagnosoimiseksi. Fabryn taudissa tutkin lisäksi ohutsäieneuropatian aiheuttamia neuropatologisia löydöksiä iholta otetusta koepalasta. Tutkimuksissa kartoitettiin lisäksi PNP:n aiheuttamien subjektiivisten oireiden korrelaatio neurofysiologisten ja neuropatologisten löydösten kanssa. Munuaisten vajaatoimintaa sairastavilla potilailla tavoitteena oli tutkia dialyysihoidon tehon vaikutusta autonomisen hermoston toimintaan sekä yhden dialyysikerran vaikutusta neurofysiologisiin löydöksiin. Aineisto ja menetelmät: I: Tutkittiin 21 uremiapotilaan sensoristen ja motoristen hermojen vasteet, värinä- sekä lämpötuntokynnykset ennen ja jälkeen hemodialyysin. Subjektiiviset PNP oireet kartoitettiin PNP oireita kysyvillä kaavakkeella. II:12 talidomidi hoitoa saavaa myeloomapotilasta, tutkimuksen menetelmät olivat samat kuin tutkimuksessa I. III: 12 Fabryn tautia sairastavaa potilasta, edellä mainittujen neurofysiologisten tutkimusten lisäksi potilailta otettiin ihobiopsia säären alueelta. Ihobiopsiasta laskettiin ohuiden hermosyiden määrä koepalan värjäyksen jälkeen. Subjektiiviset PNP oireet kartoitettiin kyselykaavakkeella. Sydämen sykevaihtelu tutkittiin levossa taajuustason analyysillä. IV: 32 uremiapotilaan autonomisen hermoston toimintaa tutkittiin sydämen sykevaihtelun aikatason analysillä, paksujen myelinoituneiden säikeiden toimintaa tutkittiin perifeeristen sensoristen hermojen mittauksilla toistetusti noin 2.9 vuoden aikana. Tulokset: Ureemisen PNP:n diagnostiikassa herkimmät tutkimukset ovat F-aaltojen parametrit alaraajojen motorisista hermoista, värinätuntokynnys alaraajoista sekä suralishermon amplitudi. Positiiviset PNP oireet uremiassa korreloivat värinätunto-kynnyksen sekä sensoristen hermojen neurografialöydösten kanssa. Neurofysiologisten tutkimusten ajankohdalla dialyysiajankohtaan nähden ei ole merkitystä. Talidomidi-PNP on pääasiassa sensorinen, mutta motoriset syyt ovat lievästi vaurioituneet. Talidomidi PNP:ssa subjektiiviset oireet korreloivat huonosti neurofysiologisten löydösten kanssa. Fabryn taudissa naisilla on oletettua enemmän ohutsäieneuropatian aiheuttamia oireita ja löydöksiä. Paksujen säikeiden löydöksiä ei tullut esiin. Ohutsäieneuropatian diagnostiikassa ihobiopsia ja kvantitatiiviset tuntokynnysmittaustestit täydentävät toisiaan. Tehokas dialyysi parantaa autonomisen hermoston toimintaa uremiapotilailla. Päätelmät: Erityyppisten polyneuropatioiden diagnostiikassa pitää etukäteen valita PNP tyypille oikeat tutkimusmenetelmät raskaiden tutkimuspatterien vähentämiseksi sekä diagnostiikan parantamiseksi. PNP:n aiheuttamat oireet ja kliiniset löydökset pitää aina tutkia, mutta yksin ne eivät ole herkkiä PNP:n diagnostiikassa.

Keskoslasten motorinen kehitys : Alberta Infant Motor Scale (AIMS) -testistöllä arvioituna

Opinnäytetyön tarkoituksena oli kuvata alle 1 500 gramman painoisena syntyneiden keskoslasten motorista kehitystä kolmen, kuuden ja kahdentoista kuukauden korjatussa iässä, sekä tuoda esille mahdollisia motorisen kehityksen yhteisiä piirteitä Alberta Infant Motor Scale (AIMS) -testistöllä arvioituna. Työ toteutettiin yhteistyössä Lasten ja nuorten sairauksien toimialan fysioterapian yksikön kanssa, jossa keskoslasten motorisen kehityksen arviointi AIMS-testistöllä oli toteutettu vuosina 2005 - 2006. Idea opinnäytetyöhön syntyi yhteisten keskusteluiden pohjalta fysioterapeuttien kanssa. Opinnäytetyön tavoitteena oli analysoida ja koota yhteenveto Lasten ja nuorten sairauksien toimialalle heidän tutkimastaan aineistosta. Työ oli luonteeltaan kuvaileva kvantitatiivinen tutkimus valmiiksi saadun aineiston pohjalta. Aineisto koostui yhteensä 109 keskoslapsen AIMS-testistön arviointilomakkeista. Keskoslapsista 54 oli kolmen kuukauden, 42 kuuden kuukauden ja 13 kahdentoista kuukauden korjatussa iässä. Tulokset analysoitiin käyttämällä SPSS 13.0 Windows Release-tilasto-ohjelmaa ja tulokset esitettiin taulukoiden ja kuvioiden avulla. Tiedonkeruumenetelminä käytimme kirjallisuuden lisäksi uusimpia tutkimusartikkeleita sekä asiantuntijahaastattelua. Kolmen kuukauden ikäisistä keskoslapsista 51 sijoittui AIMS-testistön motorista kehitystä kuvaaville käyrille. Kolme lasta jäi käyrien alapuolelle. Kuuden kuukauden ikäisten keskoslasten kokonaispistemäärissä oli enemmän hajontaa. 15 lasta jäi AIMS-testistön motorista kehitystä kuvaavien käyrien alapuolelle. Kahdentoista kuukauden ikäisistä lapsista yhdeksän sijoittui motorista kehitystä kuvaaville käyrille ja neljä lasta jäi käyrien alapuolelle. Yhteisenä piirteenä kaikilta kolmen kuukauden ikäisiltä ja 14 kuuden kuukauden ikäiseltä lapselta puuttui taito tukeutua yläraajoihin istuma-asennossa (Sitting With Propped Arms). Tutkimustulosten perusteella kolmen kuukauden ikäisten keskoslasten motorinen kehitys oli valtaosalla (51/54) ikätasoista. Kuuden ja kahdentoista kuukauden ikäisten keskoslasten motorisessa kehityksessä yksilölliset erot olivat suurempia. Tutkimusjoukkomme keskoslapsista motorinen kehitys oli ikätasoa heikompaa 22 keskoslapsella. Lasten ja nuorten sairauksien toimiala saa käyttöönsä työmme tulokset, joita voidaan hyödyntää keskoslasten motorisen kehityksen seurannassa sekä fysioterapian kehittämisessä. Työmme lisää AIMS-testistön tunnettavuutta ja siitä on myös laajemmin hyötyä lasten parissa työskenteleville fysioterapeuteille.