Concentrated Winding Multiphase Permanent Magnet Machine Design and Electromagnetic Properties – Case Axial Flux Machine

Concentrated winding permanent magnet machines and their electromagnetic properties are studied in this doctoral thesis. The thesis includes a number of main tasks related to the application of permanent magnets in concentrated winding open slot machines. Suitable analytical methods are required for the first design calculations of a new machine. Concentrated winding machines differ from conventional integral slot winding machines in such a way that adapted analytical calculation methods are needed. A simple analytical model for calculating the concentrated winding axial flux machines is provided. The next three main design tasks are discussed in more detail in the thesis. The magnetic length of the rotor surface magnet machines is studied, and it is shown that the traditional methods have to be modified also in this respect. An important topic in this study has been to evaluate and minimize the rotor permanent magnet Joule losses by using segmented magnets in the calculations and experiments. Determination of the magnetizing and leakage inductances for a concentrated winding machine and the torque production capability of concentrated winding machines with different pole pair numbers are studied, and the results are compared with the corresponding properties of integral slot winding machines. The thesis introduces a new practical permanent magnet motor type for industrial use. The special features of the machine are based on the option of using concentrated winding open slot constructions of permanent magnet synchronous machines in the normal speed ranges of industrial motors, for instance up to 3000 min-1, without excessive rotor losses. By applying the analytical equations and methods introduced in the thesis, a 37 kW 2400 min-1 12-slot 10-pole axial flux machine with rotor-surfacemounted magnets is designed. The performance of the designed motor is determined by experimental measurements and finite element calculations.

Avaliação de ICP OES com configuração axial ou radial para determinação de iodo em sal de cozinha

The performance of inductively-coupled plasma optical emission spectrometers with axial and radial views for determination of iodine in table salt was evaluated. Interference and memory effects in nitric acid and water-soluble tertiary amines (CFA-C) media were studied. Based on a factorial experiment, one optimum instrument operational condition for axial configuration, and two optima conditions for radial configuration was established. The ICP OES with axial view was 5-fold more sensitive than the radial view. Both matrix matching and standard addition methods were used for iodine quantification and for most samples, both strategies of calibration led to similar results. Recoveries ranged from 104 to 114%.

Numerical modelling of small supersonic axial flow turbines

Supersonic axial turbine stages typically exhibit lower efficiencies than subsonic axial turbine stages. One reason for the lower efficiency is the occurrence of shock waves. With higher pressure ratios the flow inside the turbine becomes relatively easily supersonic if there is only one turbine stage. Supersonic axial turbines can be designed in smaller physical size compared to subsonic axial turbines of same power. This makes them good candidates for turbochargers in large diesel engines, where space can be a limiting factor. Also the production costs are lower for a supersonic axial turbine stage than for two subsonic stages. Since supersonic axial turbines are typically low reaction turbines, they also create lower axial forces to be compensated with bearings compared to high reaction turbines. The effect of changing the stator-rotor axial gap in a small high (rotational) speed supersonic axial flow turbine is studied in design and off-design conditions. Also the effect of using pulsatile mass flow at the supersonic stator inlet is studied. Five axial gaps (axial space between stator and rotor) are modeled using threedimensional computational fluid dynamics at the design and three axial gaps at the off-design conditions. Numerical reliability is studied in three independent studies. An additional measurement is made with the design turbine geometry at intermediate off-design conditions and is used to increase the reliability of the modelling. All numerical modelling is made with the Navier-Stokes solver Finflo employing Chien’s k ¡ ² turbulence model. The modelling of the turbine at the design and off-design conditions shows that the total-to-static efficiency of the turbine decreases when the axial gap is increased in both design and off-design conditions. The efficiency drops almost linearily at the off-design conditions, whereas the efficiency drop accelerates with increasing axial gap at the design conditions. The modelling of the turbine stator with pulsatile inlet flow reveals that the mass flow pulsation amplitude is decreased at the stator throat. The stator efficiency and pressure ratio have sinusoidal shapes as a function of time. A hysteresis-like behaviour is detected for stator efficiency and pressure ratio as a function of inlet mass flow, over one pulse period. This behaviour arises from the pulsatile inlet flow. It is important to have the smallest possible axial gap in the studied turbine type in order to maximize the efficiency. The results for the whole turbine can also be applied to some extent in similar turbines operating for example in space rocket engines. The use of a supersonic stator in a pulsatile inlet flow is shown to be possible.

Qualidade física e fisiológica de semente de soja colhida com sistema de trilha axial sob diferentes velocidades de operação e rotações do cilindro trilhador

A colheita mecanizada é ferramenta fundamental no processo produtivo das grandes culturas; se não for realizada adequadamente, poderá resultar em danos mecânicos severos às sementes, acarretando, prejuízos significativos na colheita, particularmente devido à redução da qualidade. Visando a avaliar os danos causados na colheita mecanizada de soja, o presente trabalho teve como objetivo estudar o efeito do sistema de trilha axial sobre a percentagem de bandinhas, impurezas e sementes quebradas de soja cv. M-Soy 8001, em função da velocidade de trabalho e rotação do cilindro trilhador. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em parcelas subdivididas, avaliando-se duas rotações do cilindro trilhador (400 e 500 rpm) e três velocidades de operação (3,5; 4,5 e 5,5 km h-1), com três repetições. Os resultados obtidos indicam que as combinações de velocidade de operação e rotações do cilindro de trilha avaliadas não afetam as variáveis vigor, impurezas, bandinha, emergência em areia e índice de velocidade de germinação e que o aumento da rotação de 400 para 500 rpm ocasiona o aumento de sementes quebradas.

Qualidade de sementes de soja em função do horário de colheita e do sistema de trilha de fluxo radial e axial

O trabalho objetivou avaliar dois tipos de colhedoras, de fluxo radial e axial, em relação à qualidade física e fisiológica de sementes de duas cultivares de soja, BRS 184 e BRS 133, colhidas em dois horários, às 10 e 18 horas. A colhedora de fluxo radial trabalhou a 5,0 km h-1 , com o cilindro batedor a 750 rotações por minuto (rpm). A colhedora de fluxo axial trabalhou a 8,0 km h-1, e rotor com 650 rpm. Para a avaliação da qualidade física e fisiológica das sementes, foram realizados testes de germinação, envelhecimento acelerado, tetrazólio, dano mecânico (hipoclorito), umidade de campo e laboratório, sementes quebradas (bandinha) e pureza. A colheita realizada às 18 horas, com grau de umidade menor que 12%, ocasionou maiores danos mecânicos nas sementes da cultivar BRS 184. A colhedora de sistema de fluxo axial resultou em sementes de melhor qualidade fisiológica para a cultivar BRS 184, e em menores percentuais de sementes quebradas e maior pureza para ambas as cultivares, comparativamente à colhedora de sistema de trilha com fluxo radial.

Calibration of angles of nozzles and deposition of an axial-flow sprayer on dwarf cashew

The study aimed to determine an optimum angle for the nozzles axial-flow sprayers a deposition for better vertical distribution focused on cashew. In laboratory tests were conducted adjusting the angle of the nozzle axial-flow sprayers. The experimental design was randomized blocks in a 2x3 factorial with four replications. The treatment for this test were two settings (with and without the adjustment of the angles of the nozzles ) and tree application volumes 273, 699 and 954 L ha-¹.The study was conducted in an orchard of dwarf cashew, with eight years of age. It was concluded that the volumetric distribution profile showed better vertical distribution uniformity when the angles of the nozzles were regulated for the canopy, the adjustment of the angles of the nozzles for the canopy provided greater deposition of droplets, the increased volume of application resulted in higher depositions in the leaves of the crop.

A influência do número de barras na resistência à compressão axial dos fixadores externos monoplanares em modelos de tíbias de poliuretano

OBJETIVO: Analisar a resistência (rigidez) do sistema de fixação externa tubular uniplanar, com hastes de conexão única e dupla, com traços de fraturas estáveis e instáveis. MÉTODOS: Foram utilizados 48 modelos semelhantes à tíbia. Em todos foi deixado um intervalo de 0,5 cm entre os fragmentos e realizados cortes com angulações de 15º e 45º para simular fraturas estáveis e instáveis, respectivamente. Os modelos foram divididos em quatro grupos de acordo com o traço fraturário (15º e 45º) e o número de barras metálicas na montagem (1 e 2 barras). Os modelos de prova foram adaptados à uma máquina de testes Instron®, pelas suas extremidades, e submetidos à compressão axial até que os fragmentos tiveram contato total. Avaliou-se a força necessária para efetuar o completo contato dos fragmentos do modelo. RESULTADOS: As forças instabilizadoras na montagem do fixador com barra dupla foram bastante superiores às com barra única. Observou-se ainda que o grupo com barra única instável apresentou variabilidade muito menor que os demais grupos, ou seja, apresenta resultados mais homogêneos, além de ter apresentado a menor média. CONCLUSÃO: A montagem do fixador externo com uma haste longitudinal dupla nos modelos estudados é mais estável que as demais quando submetidas à uma força de compressão axial.

Triplex Doppler da artéria renal e a relação entre a ecobiometria dos rins com distância atlanto-coccígea e altura em Canis familiaris

O objetivo do trabalho foi estabelecer a relação entre a ecobiometria renal com medidas de conformação corporal como a distância atlanto-coccígea (DAC) e a altura (H) de cães adultos saudáveis, obtendo-se parâmetros de normalidade para avaliar o tamanho e volume renal, bem como estabelecer valores de referência para avaliar a perfusão sanguínea dos rins por meio do índice de resistividade (IR) e do índice de pulsatilidade (IP) do ramo principal da artéria renal. No estudo foram utilizados 22 cães adultos sem raça definida, sendo 11 machos e 11 fêmeas. Os animais foram previamente aferidos quanto a DAC e a H. Os exames ultra-sonográficos foram realizados com um aparelho HDI 4000 PHILIPS munido de um transdutor microconvexo multifreqüêncial (5-8 MHz), dispositivos Doppler Colorido e Doppler de Fluxo. Os animais foram posicionados em decúbito lateral direito ou esquerdo, de acordo com o rim a ser avaliado. Os diâmetros longitudinal (DL) e dorsoventral (DDV) dos rins foram mensurados na secção longitudinal e, o diâmetro transversal (DT) foi aferido no plano transversal. O volume (V) foi calculado automaticamente pelo software do ultra-som. Com o uso do Triplex Doppler, o IR e o IP das artérias renais direita e esquerda foram obtidos. Todos os dados foram apresentados em média ± EPM. Análises de regressão linear foram realizadas tendo o DL, DDV, DT e V como variáveis dependentes e a DAC e H como variáveis independentes. Os IR e IP dos rins direito e esquerdo foram comparados pelo teste t de Student. A DAC variou de 54-78cm para machos e 37-71cm para fêmeas e a altura variou entre 34-64 cm para os machos e 24-57cm para as fêmeas. As médias obtidas para DL, DDV, DT e V dos rins esquerdo e direito foram: 5,24±0,27cm, 3,07±0,15cm, 3,07±0,9cm, 28,01±3,4mL e 4,50±0,19cm, 2,88±0,14cm, 2,71±0,15cm, 21,27±2,6mL, respectivamente. As análises de regressão linear entre as medidas lineares e volume renal com a DAC e a H foram significativas para os interceptos e coeficientes de regressão (P<0,01). Houve diferenças estatísticas quando comparado os IR e IP entre os rins direito e esquerdo (P=0,001), sendo que as médias para IR e IP dos rins esquerdo e direito foram 0,62±0,08; 1,34±0,18 e 0,70±0,06; 1,62±0,13; respectivamente. Os dados obtidos no presente trabalho podem auxiliar na avaliação do tamanho, volume e perfusão dos rins de cães adultos.

Características fisicoquímicas e citológicas do líquido sinovial da articulação temporomandibular em eqüinos

Foram estudadas as características fisicoquímicas e citológicas do líquido sinovial da articulação temporomandibular de dez eqüinos hígidos. Verificou-se que o líquido é viscoso, amarelo claro a citrino, límpido e livre de partículas à temperatura ambiente. Houve contaminação da amostra por sangue em três amostras que se apresentaram amarelo avermelhadas a vermelhas e de aspecto turvo. A taxa de glicose variou entre 100 e 250 e a concentração protéica não ultrapassou 3,8g/dL. O número médio de células nucleadas foi de 417 células/µL, com predominância de grandes células mononucleares e linfócitos. As mensurações das características pesquisadas no líquido sinovial da articulação temporomandibular de eqüinos são de execução simples e passíveis de implantação na rotina de atendimentos clínico-cirúrgicos.

Aspectos fisicoquímicos e citológicos do líquido sinovial da articulação temporomandibular de equinos em diferentes idades

A análise do líquido sinovial é de grande importância para identificar alterações citológicas e químicas de afecções inflamatórias supurativas e não supurativas, hemorragias, neoplasia ou doenças infecciosas. O objetivo deste estudo foi analisar os aspectos fisicoquímicos e citológicos do líquido sinovial da articulação temporomandibular em 24 equinos hígidos, sendo 12 machos e 12 fêmeas, que foram divididos em quatro grupos, sendo um grupo controle (Gc) com a idade variando de cinco a 13 anos, grupo 1 (G1) com a idade variando entre cinco e sete anos, grupo 2 (G2) com idade variando entre oito e dez anos e grupo 3 (G3) com idade que varia entre 11 e 13 anos. O líquido sinovial foi avaliado quanto ao seu volume, pH, densidade, glicose, proteínas totais, hemácias, células nucleadas, neutró filos, linfócitos e macrófagos. Os animais do presente estudo foram tratados para alterações dentárias leves e não foi possível detectar alterações fisicoquímicas e citológicas no líquido sinovial entre os diferentes grupos.

Design of an amplifier and an instrumentation setup for a harsh environment heat flux measurement application – case axial flux electric machine

Measurement is a tool for researching. Therefore, it is important that the measuring process is carried out correctly, without distorting the signal or the measured event. Researches of thermoelectric phenomena have been focused more on transverse thermoelectric phenomena during recent decades. Transverse Seebeck effect enables to produce thinner and faster heat flux sensor than before. Studies about transverse Seebeck effect have so far focused on materials, so in this Master’s Thesis instrumentation of transverse Seebeck effect based heat flux sensor is studied, This Master’s Thesis examines an equivalent circuit of transverse Seebeck effect heat flux sensors, their connectivity to electronics and choosing and design a right type amplifier. The research is carried out with a case study which is Gradient Heat Flux Sensors and an electrical motor. In this work, a general equivalent circuit was presented for the transverse Seebeck effect-based heat flux sensor. An amplifier was designed for the sensor of the case study, and the solution was produced for the measurement of the local heat flux of the electric motor to improve the electromagnetic compatibility.

Anatomo-radiographic description of the axial skeleton of the crab-eating fox (Cerdocyon thous)

The aim of this study was to describe the axial skeleton of a wild Brazilian carnivorous, the crab-eating fox (Cerdocyon thous). Five specimens of crab-eating fox were previously unfrozen for radiographic exams and their bones went through dissection and chemical maceration. This animal presents seven cervical vertebrae, and from the third on, they become shorter and wider than the other ones e the spinous process was makeable from the fifth cervical vertebrae on. There are thirteen thoracic vertebrae and the spinous process of the lumbar vertebrae, which are seven, decreases from the fifth on. The sacrum is formed by two vertebrae and there are twenty or twenty one caudal vertebrae. It can be concluded that the crab-eating fox axial skeleton is similar to that of the domestic dog.

Descrição anatômica da articulação metacarpo-falângica em ovinos

A descrição anatômica articular evidencia os fatores padrões para as condições biomecânicas que devem ser consideradas na seleção do animal de uma determinada espécie. Dessa forma, objetivou-se descrever a articulação metacarpo-falângica na espécie ovina, em relação a sua arquitetura, considerando o volume, recessos, comunicações e relações no aspecto anatômico macroscópico. Para tanto, foram utilizados dez animais adultos da espécie ovina, raça Santa Inês, machos e fêmeas, escolhidos aleatoriamente. A cápsula articular teve uma dimensão média de 3,05 cm e uma capacidade volumétri-ca média de 3,99 ml; as comunicações ocorreram em um grau médio de expansão do Látex nas faces dorsal (56,7%) e palmar (53,3%); as comunicações proximais nas faces dorsal, palmar e dorso-palmar apareceram em 100,0% dos casos; os recessos estiveram presentes nas extremidades distais. Nesse contexto, conclui-se, que a articulação metacarpo-falângica de ovinos apresenta-se com relações topográficas semelhantes à descrita para os demais ruminantes, possuindo comunicações em sua porção proximal e recessos distalmente.

Utilização de plasma rico em plaquetas para estimulação da angiogênese em flape de padrão axial toracodorsal em coelhos (Oryctolagus cuniculus)

Resumo: Feridas de grandes extensões, com perda da viabilidade tecidual e retardo na cicatrização por segunda intenção são casos que se faz necessário o emprego de técnicas cirúrgicas reconstrutivas. O plasma rico em plaquetas (PRP) é um produto com maior concentração plaquetária, adjuvante no processo cicatricial de cirurgias reconstrutivas, auxiliando nos processos de hemostasia e estimulação da angiogênese. Dessa forma, delineou-se um estudo a fim de avaliar a eficácia do uso do gel produzido a partir do plasma rico em plaquetas (PRP) em flapes de avanço de padrão axial toracodorsal em coelhos, para avaliar a possibilidade de favorecer a integração do retalho no leito receptor. Utilizaram-se 30 coelhos da raça Nova Zelândia branco, separados em dois grupos de 15 animais, compreendendo os grupos plasma rico em plaquetas (GPRP), na qual empregou-se o gel antes da síntese da ferida cirúrgica, e controle (GC), na qual utilizou-se apenas solução fisiológica. Para obtenção do PRP, coletou-se sangue dos animais, e determinou-se a contagem plaquetária antes da preparação do gel. No início e término do experimento os animais foram pesados para posterior análise de ganho peso médio. Após o procedimento cirúrgico iniciou-se as avaliações macroscópicas no 3º, 7º e 14º dia, e avaliou-se presença ou ausência de exsudato, integridade da pele, edema, rubor e necrose. Após esta etapa, coletou-se o material da ferida cirúrgica para confecção das lâminas histológicas e posterior avaliação microscópica. Avaliou-se a proliferação vascular, presença de células mononucleares e polimorfonucleares, proliferação fibroblástica, colagenização, reepitelização e hemorragia. Os dados obtidos foram submetidos à análise estatística (Teste t Student, t emparalhado, e Kruskall Walis, sendo p<0,05). O ganho de peso médio não foi significativo entre os grupos; a concentração plaquetária da amostra final do PRP foi significativamente maior quando comparada com a inicial; exsudato e necrose foram significativamente maior no grupo controle quando comparado ao grupo PRP; proliferação vascular e reepitelização foram significativamente maior no grupo PRP, enquanto que a presença de mononucleares, polimorfonucleares, proliferação de fibroblastos, colagenização e hemorragia não foram significativas entre os grupos. Obteve-se no terceiro dia, diferença significativamente maior quanto à variável exsudato no grupo controle quando comparado ao grupo PRP, no sétimo dia exsudato e rubor foram significativamente maior no grupo controle, e ao décimo quarto dia exsudato e integridade da pele foram significativamente maior no grupo controle. Os resultados obtidos neste estudo evidenciaram que a utilização do plasma rico em plaquetas na forma de gel em cirurgia reconstrutiva foi capaz de estimular a angiogênese na ferida favorecendo o processo de cicatrização.

Experimental analysis of pressure drop and flow redistribution in axial flows in rod bundles

Fuel elements of PWR type nuclear reactors consist of rod bundles, arranged in a square array, and held by spacer grids. The coolant flows, mainly, axially along the rods. Although such elements are laterally open, experiments are performed in closed type test sections, originating the appearance of subchannels with different geometries. In the present work, utilizing a test section of two bundles of 4x4 pins each, experiments were performed to determine the friction and the grid drag coefficients for the different subchannels and to observe the effect of the grids in the crossflow, in cases of inlet flow maldistribution.