Induction motor versus permanent magnet synchronous motor in motion control applications: a comparative study

High dynamic performance of an electric motor is a fundamental prerequisite in motion control applications, also known as servo drives. Recent developments in the field of microprocessors and power electronics have enabled faster and faster movements with an electric motor. In such a dynamically demanding application, the dimensioning of the motor differs substantially from the industrial motor design, where feasible characteristics of the motor are for example high efficiency, a high power factor, and a low price. In motion control instead, such characteristics as high overloading capability, high-speed operation, high torque density and low inertia are required. The thesis investigates how the dimensioning of a high-performance servomotor differs from the dimensioning of industrial motors. The two most common servomotor types are examined; an induction motor and apermanent magnet synchronous motor. The suitability of these two motor types indynamically demanding servo applications is assessed, and the design aspects that optimize the servo characteristics of the motors are analyzed. Operating characteristics of a high performance motor are studied, and some methods for improvements are suggested. The main focus is on the induction machine, which is frequently compared to the permanent magnet synchronous motor. A 4 kW prototype induction motor was designed and manufactured for the verification of the simulation results in the laboratory conditions. Also a dynamic simulation model for estimating the thermal behaviour of the induction motor in servo applications was constructed. The accuracy of the model was improved by coupling it with the electromagnetic motor model in order to take into account the variations in the motor electromagnetic characteristics due to the temperature rise.

Control of permanent magnet linear synchronous motor in motion control applications

The aim of the thesis is to study the principles of the permanent magnet linear synchronous motor (PMLSM) and to develop a simulator model of direct force controlled PMLSM. The basic motor model is described by the traditional two-axis equations. The end effects, cogging force and friction model are also included into the final motor model. Direct thrust force control of PMLSM is described and modelled. The full system model is proven by comparison with the data provided by the motor manufacturer.

Soldiering and the making of Finnish manhood : conscription and masculinity in interwar Finland, 1918–1939

Military conscription and peacetime military service were the subjects of heated political, social and cultural controversies during the early years of national independence in Finland. Both the critics and the supporters of the existing military system described it as strongly formative of young men’s physical and moral development into adult men and male citizens. The conflicts over conscription prompted the contemporaries to express their notions about what Finnish men were like, at their best and at their worst, and what should and could be done about it. This thesis studies military conscription as an arena for the “making of manhood” in peacetime Finnish society, 1918–1939. It examines a range of public images of conscripted soldiering, asking how soldiering was depicted and given gendered meanings in parliamentary debates, war hero myths, texts concerned with the military and civic education of conscripts, as well as in works of fiction and reminiscences about military training as a personal experience. Studying conscription with a focus on masculinity, the thesis explores the different cultural images of manliness, soldiering and male citizenship on offer in Finnish society. It investigates how political parties, officers, educators, journalists, writers and “ordinary” conscripts used and developed, embraced or rejected these notions, according to their political purposes or personal needs. The period between the two world wars can be described as a fast-forward into military modernity in Finland. In the process, European middle class gender ideologies clashed with Finnish agrarian masculinities. Nationalistic agendas for the militarisation of Finnish manhood stumbled against intense class conflicts and ideological resistance. Military propaganda used images of military heroism, civic virtue and individual success to persuade the conscripts into ways of thinking and acting that were shaped by bourgeois mentality, nationalistic ideology and religious morality. These images are further analysed as expressive of the personal experiences and emotions of their middle-aged, male authors. The efforts of these military educators were, however, actively resisted on many fronts, ranging from rural working class masculinities among the conscripted young men to ideological critiques of the standing army system in parliament. In narratives about military training, masculinity was depicted as both strengthened and contradicted by the harsh and even brutal practices of interwar Finnish military training. The study represents a combination of new military history and the historical study of men and masculinities. It approaches masculinity as a contested and highly political form of social and cultural knowledge that is actively and selectively used by historic actors. Instead of trying to identify a dominant or “hegemonic” form of masculinity within a pre-determined theoretical structure, this study examines how the meanings ascribed to manhood varied according to class, age, political ideology and social situation. The interwar period in Finland can be understood as a period of contest between different notions of militarised masculinity, yet to judge by the materials studied, there was no clear winning party in that contest. A gradual movement from an atmosphere of conflict surrounding conscription towards political and cultural compromises can be discerned, yet this convergence was incomplete and many division lines remained.

Professional sports and gambling regulation in Finland - Examining the institutional factors of gambling affecting professional sport clubs in Finland

This study examines how to institutional environment of gambling is currently in motion both in Europe and Finland. Furthermore, it examines the criticism by Finnish professional sport clubs directed towards the national gambling monopolies, especially Veikkaus Oy. This criticism addresses the acclaimed issue of low or non-existing sponsorship funds coming to the clubs despite the clubs’ duties to promote Veikkaus Oy in their stadiums etc. In essence the main research objective was to examine the interaction and institutional environments of both Finnish professional sport clubs and gambling regulation. This was done through three sub-objectives: 1) to analyze professional sport as business and its institutional environment 2) to analyze the institutions of gambling in their current state and their potential future 3) to evaluate the potential impact of an institutional change in gambling legislation to the professional sport clubs The findings from Finland were then compared to those of Denmark where an institutional change had occurred in gambling regulation. Empirical data was collected through multiple interviews. Interviewees represented sport clubs (7), sport association (1), sport league (1), Finnish monopoly representatives (2), commercial gambling providers (1), Danish monopoly system representatives (1), Danish sport club (1). In addition a vast amount of secondary data (e.g. Green and white books by EU, court decisions, a variety of studies etc.). Theoretically this study combines the aspects of institutional theory with the theory of professional sports as business. This proved to be a rather new approach and no published literature was found to have done specifically this. The findings of this study are twofold, on the European level it is clear that the momentum if towards a more liberated gambling market while Finland is at the moment trying to go the opposite direction and uphold its monopoly. From the sport club’s level the findings suggest that currently sport clubs do not directly benefit from the funds originated from Veikkaus Oy as these funds are more or less used on the association/league levels. However, the clubs themselves are also lacking in self-criticism as they are lacking in clear sponsorship packages/programs which Veikkaus Oy might be interested in participating. If liberation of the gambling market would occur it is highly possible that that the largest clubs in football and ice-hockey would be the main beneficiaries while smaller clubs and sports could possibly be worse off than currently. These interpretations were well supported by the findings from Denmark.

The way to organizational longevity - Balancing stability and change in Shinise firms

THE WAY TO ORGANIZATIONAL LONGEVITY – Balancing stability and change in Shinise firms The overall purpose of this dissertation is to investigate the secret of longevity in Shinise firms. On the basic assumption that organizational longevity is about balancing stability and change, the theoretical perspectives incorporate routine practice, organizational culture, and organizational identity. These theories explain stability and change in an organization separately and in combination. Qualitative inductive theory building was used in the study. Overall, the empirical data comprised 75 in-depth and semi-structured interviews, 137 archival materials, and observations made over 17 weeks. According to the empirical findings, longevity in Shinise firms is attributable to the internal mechanisms (Shinise tenacity, stability in motion, and emergent change) to secure a balance between stability and change, the continuing stability of the socio-cultural environment in the local community, and active interaction between organizational and local cultures. The contribution of the study to the literature on organizational longevity and the alternative theoretical approaches is first, in theorizing the mechanisms of Shinise tenacity and cross-level cultural dynamism, and second, in pointing out the critical role of: the way firms set their ultimate goal, the dynamism in culture, and the effect of history of the firm to the current business in securing longevity. KEY WORDS Change; Culture; Organizational identity; Organizational longevity; Routines; Shinise firms; Stability; Qualitative research

Hydraulisen kuristinmallin ja liikealustan ohjauksen kehittäminen reaaliaikasimulointiin

Diplomityön ensimmäisessä vaiheessa tutkittiin hydraulisen kuristimen ominaisuuksia ja esiteltiin numeerisesti tehokas kuristinmalli käyttäenpolynomifunktiota virtauksen laminaarisen ja transitioalueen kuvaukseen. Puoliempiirisen mallin paremmuus tulee esille siinä, että kuristimen geometriatietoja ei tarvita laskettaessa virtausta paine-eron perusteella. Reaaliaikasimuloinnissa esiintyy kompromisseja tarkkuuden ja laskentanopeuden välillä. Tätä asiaa tutkittiin kahden virtausalueen kuristinmallilla. Transition paine-eron ja integrointiaika-askelen valinnan vaikutus tarkkuuteen ja laskentanopeuteen tutkittiin. Toisessa vaiheessa tutkittiin mahdollisimman hyvän liiketuntuman tuottamista liikealustalla ohjaussignaalia kehittämällä. Liikealustan liikeradan rajallisuudesta johtuen ohjauksessa on perinteisesti käytetty washout-suodatusta, joka erottelee simuloitavan järjestelmän kiihtyvyyssignaalista vain nopeatkiihtyvyydet. Tässä työssä tutkittiin hitaiden kiihtyvyyksien ottamista mukaan liikealustan ohjaukseen liikealustan liikeradan puitteissa. Tämä toteutettiin kuvaamalla hitaat kiihtyvyydet kallistamalla liikealustaa, jolloin käyttäjään kohdistuva voima saatiin kuvattua gravitaatiota hyväksi käyttäen.

Korkeakappa-massan suotatuvuus

Työn tarkoituksena oli tutkia korkeakappa-massan suotautuvuutta sekä etsiä uusia analyysimenetelmiä korkeakappa-massan karakterisoimiseksi. Työssä pyrittiin määrittämään tekijöitä, jotka vaikuttavat korkeakappa-massan suotautumiseen. Työn kirjallisessa osassa tarkasteltiin aluksi yleisesti keiton teoriaa, minkä jälkeen käsiteltiin jauhatusta ja tarkemmin korkeakappa-massan hienovaraisempaa jauhatusta eli kuidutusta. Seuraavaksi käsiteltiin suodatusta ja sen teoriaa sekä suodatukseen vaikuttavia tekijöitä. Massan pesusta esitettiin perusteet ja teoriaa. Lopuksi tarkasteltiin massan karakterisointia eri lähestymistavoilla sekä kuitujen perusominaisuuksia. Kokeellisessa osassa verrattiin LTY:n koesuodatuslaitteistolla tehdyillä suodatuskokeilla korkeakappa-massaisen sellukakun suotautuvuutta eri paine-eroilla, suodoksen eri hienoainepitoisuuksilla sekä ennen ja jälkeen sellutehtaallatapahtuneen kuidutuksen. Savonlinnassa sijaitsevalla laitteistolla tehtiin syrjäytystestejä ennen ja jälkeen kuidutusta otetuilla sellumassoilla. Lisäksi ennenja jälkeen kuidutusta otettuja sellumassanäytteitä karakterisoitiin mm. kuituanalysaattorilla, huokoskoko- ja ominaispinta-ala-analyyseillä sekä SEM-kuvilla. Suodatuskokeissa hienoainepitoisuudella ei ollut merkitystä permeabiliteettiin mitattujen suodosvirtausten perusteella. Kuten Darcyn lain perusteella voitiin olettaa, kakun paine-eron kasvaessa permeabiliteetti kasvoi. Vaikutus ei ollut kuitenkaan lineaarinen paine-eroon verrattuna vaan kakun permeabiliteetti kasvoi enemmän tietyllä paine-erovälillä. Tämä paine-eroväli vaihteli hieman riippuen oliko sellumassa otettu ennen vai jälkeen kuidutusta. Lappeenrannassa tehdyissä suodatuskokeissa ei ennen ja jälkeen kuidutusta otetuilla näytteillä ollut selvää eroa permeabiliteeteissa, mutta Savonlinnan syrjäytystesteissä ero syrjäytymisnopeudessa oli selvä. Ennen ja jälkeen kuidutusta otettujen sellumassojen kuituanalysaattorituloksissa ja SEM-kuvissa ei havaittu eroa näytteiden välillä, mutta massojen huokoskoko muuttui kuidutuksen vaikutuksesta.

Lipeäkierron kemiallisesti parhaat käytännöt

Diplomityön tavoitteena oli kartoittaa kemiallisesti parhaita käytäntöjä sellutehtaiden kemikaalien talteenottoprosessissa. Kirjallisuudesta ei löytynyt lipeäkiertoon liittyvää kemiallista tietoutta. Laiteteknisten ratkaisujen kautta yritettiin saada selville parhaat käytännöt. Teoriaosassa on myös käsitelty lipeäkierrossa esiintyvien vierasaineiden lähteitä, rikastumista ja poistumista prosessista. Työ tehtiin Stora Enson Suomessa sijaitseville tehtaille. Kokeellisessa osassa on suoritettu tehtailta saadun materiaalin perusteella tunnuslukujen laskentaa sekä PCA-analyysin teko. Työssä tarkastelualueena on lipeäkierto liuottajasta meesauuniin. Kaukopäässä on käytössä lipeäkierrossa kaksi lipeälinjaa ja muilla tehtailla vain yksi. Saatujen tunnuslukujen perusteella tehtaille on annettu pisteitä nollasta viiteen. Viisi pistettä on saanut parhaan arvon saanut tehdas ja nolla pistettä kaukana parhaasta arvosta olevat. Tunnuslukuja on valittu 14 ja edellä esitetyllä tavalla pisteytettynä on parhaaksi tehtaaksi saatu Kaukopään 1-lipeälinja ja huonoin on Kemijärvi. Huomioitavaa on Kaukopään 2-lipeälinjan sijoittuminen vasta neljänneksi, vaikka lipeälinjoilla on valkolipeän ja meesan käsittelyssä yhteiset syöttösäiliöt. PCA-analyysin perusteella havaittiin, että kuukausikeskiarvoja käytettäessä tulokset tasoittuvat verrattuna päiväarvoilla tehtyyn analyysiin. Analyysi osoittaa, että tehtailla lipeäkierto ei ole täysin hallinnassa. Tämä ilmenee suurina objektien liikkeinä kuvissa. Päiväarvoilla analyysi tehtiin vain Oulun tehtaalle. Tarkastelussa valittiin kuukauden mittainen ajanjakso niin hyvää kuin huonoakin jaksoa. Mallien selitysasteista voidaan nähdä eroja hyvän ja huonon jakson välillä. Tämä ilmenee niin, että hyvän jakson mallin selitysaste on korkeampi kuin huonon jakson. Objektien sijoittuminen kuvissa on myös erilainen. Hyvän jakson aikana objektit ovat pieninä ryhminä, kun huonon jakson objektit ovat hajonneet yksittäisiksi arvoiksi ja päivien väliset erot ovat suuret.

Vaatimusmäärittelykäytäntöjen sovellettavuus talousohjauksen vaatimuksia kartoitettaessa

Vaatimusten määrittelyn tarkoitus on kartoittaa tietojärjestelmän käyttäjien työtehtäviä ja niihin liittyviä järjestelmän toiminnallisia ja ei-toiminnallisia vaatimuksia. Todellinen asiakasnäkökulma tulee esille yrityksen itse käynnistämässä vaatimusten määrittelyssä. Nykytilan selvittäminen ja kriittisten toimintojen havaitseminen käynnistävät kohdeyksikössä käytävän keskinäisen keskustelun, mikä on edellytyksenä järjestelmävaatimusten havaitsemiseen. Tämän työn teoriaosuudessa lähestytään eri näkökulmia vaatimustenmäärittelyyn. Tämän jälkeen esitellään muutamia asiakasyritykselle sopivia määrittelymenetelmiä, joita voidaan hyödyntää valmisohjelmistohankeen määrittelyssä. Työssä esitetään myös toiminnanohjaukseen ja tietovarastointiin tarkoitettujen järjestelmien tapaa kerätä taloudellista informaatiota ja luoda raportteja johdolle päätöksenteon tueksi. Työn empiirisessä osassa selvitetään mitkä ovat Lappeenrannan Energia Oy:n asettamat liiketoiminnalliset tarpeet ja vaatimukset uudelle talousohjauksen tietojärjestelmälle.