Direct-on-line axial flux permanent magnet synchronous generator static and dynamic performance

In distributed energy production, permanent magnet synchronous generators (PMSG) are often connected to the grid via frequency converters, such as voltage source line converters. The price of the converter may constitute a large part of the costs of a generating set. Some of the permanent magnet synchronous generators with converters and traditional separately excited synchronous generators couldbe replaced by direct-on-line (DOL) non-controlled PMSGs. Small directly networkconnected generators are likely to have large markets in the area of distributed electric energy generation. Typical prime movers could be windmills, watermills and internal combustion engines. DOL PMSGs could also be applied in island networks, such as ships and oil platforms. Also various back-up power generating systems could be carried out with DOL PMSGs. The benefits would be a lower priceof the generating set and the robustness and easy use of the system. The performance of DOL PMSGs is analyzed. The electricity distribution companies have regulations that constrain the design of the generators being connected to the grid. The general guidelines and recommendations are applied in the analysis. By analyzing the results produced by the simulation model for the permanent magnet machine, the guidelines for efficient damper winding parameters for DOL PMSGs are presented. The simulation model is used to simulate grid connections and load transients. The damper winding parameters are calculated by the finite element method (FEM) and determined from experimental measurements. Three-dimensional finite element analysis (3D FEA) is carried out. The results from the simulation model and 3D FEA are compared with practical measurements from two prototype axial flux permanent magnet generators provided with damper windings. The dimensioning of the damper winding parameters is case specific. The damper winding should be dimensioned based on the moment of inertia of the generating set. It is shown that the damper winding has optimal values to reach synchronous operation in the shortest period of time after transient operation. With optimal dimensioning, interferenceon the grid is minimized.

Torque vibration model of axial-flux surface-mounted permanent magnet synchronous machine

In order that the radius and thus ununiform structure of the teeth and otherelectrical and magnetic parts of the machine may be taken into consideration the calculation of an axial flux permanent magnet machine is, conventionally, doneby means of 3D FEM-methods. This calculation procedure, however, requires a lotof time and computer recourses. This study proves that also analytical methods can be applied to perform the calculation successfully. The procedure of the analytical calculation can be summarized into following steps: first the magnet is divided into slices, which makes the calculation for each section individually, and then the parts are submitted to calculation of the final results. It is obvious that using this method can save a lot of designing and calculating time. Thecalculation program is designed to model the magnetic and electrical circuits of surface mounted axial flux permanent magnet synchronous machines in such a way, that it takes into account possible magnetic saturation of the iron parts. Theresult of the calculation is the torque of the motor including the vibrations. The motor geometry and the materials and either the torque or pole angle are defined and the motor can be fed with an arbitrary shape and amplitude of three-phase currents. There are no limits for the size and number of the pole pairs nor for many other factors. The calculation steps and the number of different sections of the magnet are selectable, but the calculation time is strongly depending on this. The results are compared to the measurements of real prototypes. The permanent magnet creates part of the flux in the magnetic circuit. The form and amplitude of the flux density in the air-gap depends on the geometry and material of the magnetic circuit, on the length of the air-gap and remanence flux density of the magnet. Slotting is taken into account by using the Carter factor in the slot opening area. The calculation is simple and fast if the shape of the magnetis a square and has no skew in relation to the stator slots. With a more complicated magnet shape the calculation has to be done in several sections. It is clear that according to the increasing number of sections also the result will become more accurate. In a radial flux motor all sections of the magnets create force with a same radius. In the case of an axial flux motor, each radial section creates force with a different radius and the torque is the sum of these. The magnetic circuit of the motor, consisting of the stator iron, rotor iron, air-gap, magnet and the slot, is modelled with a reluctance net, which considers the saturation of the iron. This means, that several iterations, in which the permeability is updated, has to be done in order to get final results. The motor torque is calculated using the instantaneous linkage flux and stator currents. Flux linkage is called the part of the flux that is created by the permanent magnets and the stator currents passing through the coils in stator teeth. The angle between this flux and the phase currents define the torque created by the magnetic circuit. Due to the winding structure of the stator and in order to limit the leakage flux the slot openings of the stator are normally not made of ferromagnetic material even though, in some cases, semimagnetic slot wedges are used. In the slot opening faces the flux enters the iron almost normally (tangentially with respect to the rotor flux) creating tangential forces in the rotor. This phenomenon iscalled cogging. The flux in the slot opening area on the different sides of theopening and in the different slot openings is not equal and so these forces do not compensate each other. In the calculation it is assumed that the flux entering the left side of the opening is the component left from the geometrical centre of the slot. This torque component together with the torque component calculated using the Lorenz force make the total torque of the motor. It is easy to assume that when all the magnet edges, where the derivative component of the magnet flux density is at its highest, enter the slot openings at the same time, this will have as a result a considerable cogging torque. To reduce the cogging torquethe magnet edges can be shaped so that they are not parallel to the stator slots, which is the common way to solve the problem. In doing so, the edge may be spread along the whole slot pitch and thus also the high derivative component willbe spread to occur equally along the rotation. Besides forming the magnets theymay also be placed somewhat asymmetric on the rotor surface. The asymmetric distribution can be made in many different ways. All the magnets may have a different deflection of the symmetrical centre point or they can be for example shiftedin pairs. There are some factors that limit the deflection. The first is that the magnets cannot overlap. The magnet shape and the relative width compared to the pole define the deflection in this case. The other factor is that a shifting of the poles limits the maximum torque of the motor. If the edges of adjacent magnets are very close to each other the leakage flux from one pole to the other increases reducing thus the air-gap magnetization. The asymmetric model needs some assumptions and simplifications in order to limit the size of the model and calculation time. The reluctance net is made for symmetric distribution. If the magnets are distributed asymmetrically the flux in the different pole pairs will not be exactly the same. Therefore, the assumption that the flux flows from the edges of the model to the next pole pairs, in the calculation model from one edgeto the other, is not correct. If it were wished for that this fact should be considered in multi-pole pair machines, this would mean that all the poles, in other words the whole machine, should be modelled in reluctance net. The error resulting from this wrong assumption is, nevertheless, irrelevant.

Design of axial-flux permanent-magnet low-speed machines and performance comparison between radial-flux and axial-flux machines

This thesis presents an alternative approach to the analytical design of surface-mounted axialflux permanent-magnet machines. Emphasis has been placed on the design of axial-flux machines with a one-rotor-two-stators configuration. The design model developed in this study incorporates facilities to include both the electromagnetic design and thermal design of the machine as well as to take into consideration the complexity of the permanent-magnet shapes, which is a typical requirement for the design of high-performance permanent-magnet motors. A prototype machine with rated 5 kW output power at 300 min-1 rotation speed has been designed and constructed for the purposesof ascertaining the results obtained from the analytical design model. A comparative study of low-speed axial-flux and low-speed radial-flux permanent-magnet machines is presented. The comparative study concentrates on 55 kW machines with rotation speeds 150 min-1, 300 min-1 and 600 min-1 and is based on calculated designs. A novel comparison method is introduced. The method takes into account the mechanical constraints of the machine and enables comparison of the designed machines, with respect to the volume, efficiency and cost aspects of each machine. It is shown that an axial-flux permanent-magnet machine with one-rotor-two-stators configuration has generally a weaker efficiency than a radial-flux permanent-magnet machine if for all designs the same electric loading, air-gap flux density and current density have been applied. On the other hand, axial-flux machines are usually smaller in volume, especially when compared to radial-flux machines for which the length ratio (axial length of stator stack vs. air-gap diameter)is below 0.5. The comparison results show also that radial-flux machines with alow number of pole pairs, p < 4, outperform the corresponding axial-flux machines.

Bioinspired electronic white cane implementation based on a LIDAR, a tri-axial accelerometer and a tactile belt

This work proposes the creation of a bioinspired electronic white cane for blind people using the whiskers principle for short-range navigation and exploration. Whiskers are coarse hairs of an animal's face that tells the animal that it has touched something using the nerves of the skin. In this work the raw data acquired from a low-size terrestrial LIDAR and a tri-axial accelerometer is converted into tactile information using several electromagnetic devices configured as a tactile belt. The LIDAR and the accelerometer are attached to the user’s forearm and connected with a wire to the control unit placed on the belt. Early validation experiments carried out in the laboratory are promising in terms of usability and description of the environment.

Trombosis venosas cerebrales en la edad pediátrica: presentación clínica, factores de riesgo, diagnóstico y tratamiento

Introducción: Desde su primera descripción a mediados del siglo xix, mucho se ha avanzado en el conocimiento de esta entidad, que constituye una reconocida, aunque desestimada, causa de ictus en la infancia. Objetivo: Analizar la presentación clínica, factores de riesgo, evolución y tratamiento de una población de niños con trombosis venosa cerebral. Pacientes y métodos: Se llevó a cabo un estudio descriptivo, retrospectivo y longitudinal, de niños entre 0 y 17 años con trombosis venosa cerebral, en un período de cinco años. Resultados: Se identificaron 31 casos, de los cuales 18 fueron varones. Dieciocho pacientes comenzaron con convulsiones y 13 con síndrome de hipertensión endocraneal. Se identificaron 23 pacientes con procesos infecciosos, cuatro con patología de base previa, cinco con factores protrombóticos, tres neonatos con traumatismo obstétrico, cinco con más de un factor de riesgo y uno sin marcadores de riesgo. Se realizó diagnóstico por resonancia magnética en 18 pacientes, por tomografía computarizada con contraste en 11 y por angiorresonancia en los dos restantes. Dieciséis presentaron trombosis del seno transverso, cuatro del longitudinal superior, cuatro del sigmoides, cinco afectación de más de un seno y dos del seno cavernoso. Se inició anticoagulación en 21 niños y no se trataron los 10 restantes. Doce pacientes manifestaron déficit neurológico a largo plazo, mientras que 18 se mantuvieron asintomáticos. No hubo fallecimientos o complicaciones graves por la trombosis ni la anticoagulación, así como tampoco recurrencias sintomáticas en el seguimiento. Conclusiones: Las trombosis venosas cerebrales son una causa importante de ictus en la infancia. La sospecha clínica debe ser elevada ante todo paciente con clínica de hipertensión endocraneal o convulsiones en presencia de factores de riesgo conocidos.

Mini invasive skeletal muscle biopsy technique with a tri-axial end cut needle.

OBJECTIVE: Skeletal Muscle Biopsy is a minor surgical procedure for the diagnosis of different neuromuscular pathological conditions and has recently gained popularity also in the research field of age-related muscular modifications and sarcopenia. Few studies focused on the application of mini-invasive muscular biopsy in both normal and pathological conditions. The aim of our study was to describe a mini invasive ultrasound-guided skeletal muscular biopsy technique in complete spinal cord injured (SCI) patients and healthy controls with a tri-axial end-cut needle. PATIENTS AND METHODS: Skeletal muscle biopsies were collected from 6 chronic SCI patients and 3 healthy controls vastus lateralis muscle with a tri-axial end cut needle (Biopince© - Angiotech). Muscle samples were stained for ATPase to determine fibers composition, moreover, gene expression of cyclooxygenase-1 (COX-1) and prostaglandin E2 receptor has been analyzed by Real Time RT-PCR. RESULTS: All the procedures were perfomed easily without failures and complications. Control tissue was macroscopically thicker than SCI one. Control specimen displayed an equal distribution of type I and type II fibers, while SCI sample displayed a prevalence of type II fibers SCI specimen displayed a significant reduction in COX-1 gene expression. This mini-invasive approach was easy, accurate and with low complication rate in performing skeletal muscle biopsy in both SCI patients and controls. CONCLUSIONS: This technique could be useful in conditions in which the overall quantity of specimen required is small like for molecular biology analysis. For histological diagnostic purposes and/or conditions in which the original tissue is already pathologically modified, this technique should be integrated with more invasive techniques.

Posibilidades diagnósticas de la Tomografía por Emisión de Positrones (PET): Aplicaciones en la patología oncológica bucal y maxilofacial

Se describen los principios de la tomografía por emisión de positrones (PET) como procedimiento diagnóstico de reciente introducción en el campo de las Ciencias de la Salud. Las aplicaciones clínicas principales se dan en un grupo concreto de especialidades: la cardiología, neurología, psiquiatría y sobre todo la oncología. La tomografía por emisión de positrones es una técnica de diagnóstico por la imagen no invasiva de uso clínico. Se trata de una excelente herramienta para el estudio de la estadificación y la posible malignización de los tumores de cabeza y cuello, la detección de metástasis y linfoadenopatías no valorables clínicamente, así como para el diagnóstico de recidivas tumorales. El único trazador que tiene aplicación clínica es la fluor-desoxiglucosa- F18 o FDG. La PET detecta la intensa acumulación de FDG que se produce en los tumores malignos, debido al mayor índice glicolítico que tienen las células neoplásicas. Con la introducción de sistemas híbridos que combinan la tomografía computadorizada o la resonancia magnética con la tomografía por emisión de positrones, se está produciendo un importante avance en el diagnóstico y el seguimiento de la patología oncológica de cabeza y cuello.

Verifique sus conocimientos sobre radiología de urgencias (3)

La presente entrega de la serie de Nursing sobre las pruebas complementarias es la tercera parte que complementa a las dos anteriores dedicadas a la radiología de urgencias, que trata de las situaciones clínicas y de las imágenes radiológicas más habituales obtenidas del estudio de alteraciones musculoesqueléticas. En la presente entrega se estudian las imágenes radiológicas relacionadas con alteraciones abdominales y torácicas habituales en el servicio de urgencias. Además, se presentan imágenes de tomografía computarizada correspondientes a situaciones clínicas que, por su prevalencia, se pueden producir en urgencias. Las tres entregas de Nursing dedicadas a las pruebas diagnósticas...

Educación sanitaria al paciente sometido a pruebas diagnósticas osteoarticulares

En los últimos años las exploraciones de diagnóstico por la imagen han experimentado una importante transformación que las ha consolidado como una herramienta básica para el diagnóstico de la patología osteoarticular. En este contexto el papel de los enfermeros/as, como referente más próximo del paciente es básico para resolver las necesidades de información, consentimiento informado, preparación y posibles cuidados posteriores al procedimiento diagnóstico. El objetivo del presente artículo es proporcionar las herramientas para que los enfermero/as conozcan las pruebas diagnósticas en la enfermedad osteoarticular y puedan responder a las demandas de los pacientes. Esto facilitará una correcta preparación del paciente y permitirá conocer y prevenir las complicaciones posteriores derivadas de la técnica. Por una parte se recorren la pruebas diagnósticas: radiografía convencional, tomografía computarizada, resonancia magnética y ecografía; y además se abordan las técnicas en función de la zona corporal explorada: hueso, articulación y partes blandas.

Verifique sus conocimientos sobre radiología contrastada (II)

He aquí la segunda parte de las entregas sobre exploraciones radiológicas con contraste de la serie de Nursing sobre las pruebas complementarias. Los medios de contraste radiológicos figuran entre los elementos más comúnmente utilizados como apoyo para obtener una información diagnóstica fidedigna. En la primera entrega se expusieron los aspectos comunes de los medios de contraste utilizados en radiología y las características del contraste de bario, así como las técnicas en las que se utiliza. En esta entrega se muestran las características del contraste yodado y su uso como base de obtención de la imagen diagnóstica junto con la radiación ionizante. El contraste yodado es una sustancia que al ser atravesada por la radiación ionizante, al igual que ocurría con el bario, se traduce en una densidad metálica que se diferencia claramente del resto de densidades y por tanto de estructuras, convirtiéndolo en una de las herramientas más utilizadas en radiología. Es cierto que algunas de estas exploraciones tienden a perder relevancia frente a otras como la tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética (RM), pero su valor desde un punto de vista de eficacia diagnóstica todavía es relevante en los servicios de radiología. En las técnicas con contraste yodado es necesario conocer las preparaciones, la dinámica de las exploraciones y los cuidados posteriores, así como los efectos secundarios y los signos y síntomas de las reacciones adversas.

Verifique sus conocimientos sobre técnicas de diagnóstico por la imagen en patología dental y maxilofacial

Esta entrega, que forma parte de una serie de Nursing sobre las pruebas complementarias, está dedicada a las técnicas de imagen para la exploración dental. La exploración y el diagnóstico se pueden llevar a cabo mediante diferentes modalidades diagnósticas. Las más habituales son la radiología convencional, la tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética (RM). Para facilitar a los profesionales de enfermería los recursos necesarios para satisfacer las demandas de información de los pacientes, es necesario un recorrido por estas técnicas, habituales en los diferentes ámbitos asistenciales. Desde el punto de vista de atención al paciente es útil poder explicar y despejar las dudas que se pudieran plantear respecto a la preparación, a la dinámica y, en general, al proceso diagnóstico.

Educación sanitaria al paciente sometido a pruebas diagnósticas osteoarticulares

En los últimos años las exploraciones de diagnóstico por la imagen han experimentado una importante transformación que las ha consolidado como una herramienta básica para el diagnóstico de la patología osteoarticular. En este contexto el papel de los enfermeros/as, como referente más próximo del paciente es básico para resolver las necesidades de información, consentimiento informado, preparación y posibles cuidados posteriores al procedimiento diagnóstico. El objetivo del presente artículo es proporcionar las herramientas para que los enfermero/as conozcan las pruebas diagnósticas en la enfermedad osteoarticular y puedan responder a las demandas de los pacientes. Esto facilitará una correcta preparación del paciente y permitirá conocer y prevenir las complicaciones posteriores derivadas de la técnica. Por una parte se recorren la pruebas diagnósticas: radiografía convencional, tomografía computarizada, resonancia magnética y ecografía; y además se abordan las técnicas en función de la zona corporal explorada: hueso, articulación y partes blandas.

Verifique sus conocimientos sobre radiología contrastada (II)

He aquí la segunda parte de las entregas sobre exploraciones radiológicas con contraste de la serie de Nursing sobre las pruebas complementarias. Los medios de contraste radiológicos figuran entre los elementos más comúnmente utilizados como apoyo para obtener una información diagnóstica fidedigna. En la primera entrega se expusieron los aspectos comunes de los medios de contraste utilizados en radiología y las características del contraste de bario, así como las técnicas en las que se utiliza. En esta entrega se muestran las características del contraste yodado y su uso como base de obtención de la imagen diagnóstica junto con la radiación ionizante. El contraste yodado es una sustancia que al ser atravesada por la radiación ionizante, al igual que ocurría con el bario, se traduce en una densidad metálica que se diferencia claramente del resto de densidades y por tanto de estructuras, convirtiéndolo en una de las herramientas más utilizadas en radiología. Es cierto que algunas de estas exploraciones tienden a perder relevancia frente a otras como la tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética (RM), pero su valor desde un punto de vista de eficacia diagnóstica todavía es relevante en los servicios de radiología. En las técnicas con contraste yodado es necesario conocer las preparaciones, la dinámica de las exploraciones y los cuidados posteriores, así como los efectos secundarios y los signos y síntomas de las reacciones adversas.