This report presents the development, implementation, and testing of a current monitor system that is specifically developed for testing a neuromuscular electrical stimulation system (NMES). The NMES system, developed by KTH and its academic and industrial partners Karolinska institute and Matrix Muscle Support, incorporates advanced features aimed at preventing cardiovascular diseases. The problem statement revolves around the necessity of developing a system capable of detecting any instances of overcurrent or leakage current in the neuromuscular electrical stimulation system. The purpose of this current monitoring system is to offer real-time monitoring of current levels within the electrical stimulation system. The project’s goal is to design and implement a comprehensive software and hardware solution that allows users to simultaneously monitor voltage levels across multiple channels and detect any abnormalities. The project was executed using a top-down approach. Each subtask is processed separately and finally tested to be verified and approved according to the expectations set. Test-driven development (TDD) methodology was employed to ensure the reliability and accuracy of the software and hardware implementation. The project has produced several significant results, the most important of which include the successful implementation of a real-time monitoring system for the multi-channel NMES system. A dedicated circuit board design has been prepared according to the specified requirements described in the report. The software interface has been designed to provide the user with real-time readings of voltage levels as well as visual identification of normal and abnormal values. The measurements carried out during all the tests gave clear answers to the set question, with the exception of some displacement (offset) which can be investigated more closely in future research. Furthermore, the reference images showed that the system was functioning in accordance with its original intended purpose. / Denna rapport presenterar utvecklingen, implementeringen och testningen av ett strömmätningssystem som är speciellt utvecklat för att testa ett neuromuskulärt elektriskt stimuleringssystem (NMES). NMES-systemet, utvecklat av KTH och dess akademiska och industriella partners Karolinska institutet och Matrix Muscle Support, innehåller avancerade funktioner som syftar till att förebygga hjärt-kärlsjukdomar. Problemformuleringen kretsar kring nödvändigheten av att utveckla ett system som kan detektera fall av överström eller läckström i det neuromuskulära elektriska stimuleringssystemet. Syftet med detta strömmätningssystem är att erbjuda realtidsövervakning av strömnivåer inom det elektriska stimuleringssystemet. Projektets mål är att designa och implementera en omfattande mjukvaru- och hårdvarulösning som tillåter användare att samtidigt övervaka spänningsnivåer över flera kanaler och upptäcka eventuella avvikelser. Projektet genomfördes med en top-down-metod. Varje deluppgift bearbetas separat och testas slutligen för att verifieras och godkännas enligt de förväntningar som satts. Testdriven utvecklingsmetod (TDD) användes för att säkerställa tillförlitligheten och noggrannheten hos implementeringen av mjukvara och hårdvara. Projektet har gett flera betydande resultat, av vilka de viktigaste inkluderar framgångsrik implementering av ett realtidsövervakningssystem för flerkanals NMES-systemet. En dedikerad kretskortsdesign har utarbetats enligt de specificerade kraven som beskrivs i rapporten. Mjukvarugränssnittet har utformats för att ge användaren realtidsavläsningar av spänningsnivåer samt visuell identifiering av normala och onormala värden. De mätningar som genomfördes under samtliga tester gav tydliga svar på frågeställningen, med undantag för viss förskjutning (offset) som kan undersökas närmare i framtida forskning. Vidare visade referensbilderna att systemet fungerade i enlighet med det ursprungliga syftet.

An urgent transformation from fossil fuels to cleaner energy sources to combat climate change has led to the utilization of renewable energies like solar, wind, and tidal power. However, the intermittency of these sources hinders their wider implementation. To address this, large-scale electrical energy storage (EES) systems are needed. These systems store excess energy during periods of surplus and release it during peak demand, enhancing grid reliability. Secondary batteries have been developed as promising EES solutions due to their reliability, independence from weather, and ease of maintenance. While lithium-ion batteries (LIBs) are popular as secondary batteries, their limited lithium supply, and rising costs demand for cost-effective alternatives. This study focuses on developing sodium iron fluorophosphate (Na2FePO4F) as a promising cathode material for SIBs. Because of its iron-based composition, which is generated from sustainable sources, Na2FePO4F offers a potential solution to the cost and supply difficulties related with LIBs. However, challenges exist, including low electronic conductivity and inferior electrochemical performance. To address these challenges, this research explores mechanochemically assisted solid-state synthesis routes as a low-cost and environmentally friendly approach. The characterization and performance evaluation of Na2FePO4F (NFPF) and NFPF/C positive electrode materials for sodium-ion batteries (SIBs) were systematically investigated through a range of analytical techniques, including XRD, TGA, SEM-EDS, FT-IR, and Raman analyses. A single-step solid-state synthesis demonstrates effectiveness in producing NFPF and NFPF/C-positive electrode materials. Moreover, Fe2O3 nanoparticles serve as the primary iron source in the solid-state synthesis of iron-based fluorophosphate Na2FePO4F/C, successfully producing both NFPF pristine phase and NFPF carbon-coated active materials. Finally, a comparison between the two synthesis pathways reveals that the active material from single-step solid-state synthesis exhibits a superior initial discharge specific capacity of 74.24 mAh⋅g−1 at 0.005 C, outperforming the double-step solid-state synthesis. These findings can contribute to the development of affordable and sustainable energy storage solutions, offering alternatives to traditional LIBs. / En akut omvandling från fossila bränslen till renare energikällor för att bekämpa klimatförändringarna har lett till ett utnyttjande av förnybar energi som sol-, vind- och tidvattenkraft. Emellertid hindrar dessa källors intermittenser deras bredare genomförande. För att komma till rätta med detta behövs storskaliga system för lagring av elektrisk energi (EES). Dessa system lagrar överskottsenergi under perioder med överskott och släpper ut den under toppbelastning, vilket förbättrar nätets tillförlitlighet. Sekundära batterier har utvecklats som lovande EES-lösningar på grund av deras tillförlitlighet, väderberoende och enkla underhåll. Medan litiumjonbatterier (LIB) är populära som sekundära batterier, kräver deras begränsade litiumtillgång och stigande kostnader kostnadseffektiva alternativ. Denna studie fokuserar på att utveckla natriumjärnfluorfosfat (Na2FePO4F) som ett lovande katodmaterial för SIB. På grund av sin järnbaserade sammansättning, som genereras från hållbara källor, erbjuder Na2FePO4F en potentiell lösning på kostnads- och försörjningssvårigheter relaterade till LIB. Men det finns utmaningar, inklusive låg elektronisk konduktivitet och sämre elektrokemisk prestanda. För att möta dessa utmaningar undersöker denna forskning mekanokemiskt assisterade syntesvägar i fast tillstånd som ett billigt och miljövänligt tillvägagångssätt. Karakteriseringen och prestandautvärderingen av Na2FePO4F (NFPF) och NFPF/C positiva elektrodmaterial för natriumjonbatterier (SIB) undersöktes systematiskt genom en rad analytiska tekniker, inklusive XRD, TGA, SEM-EDS, FT-IR och Raman analyser. En enstegs solid state-syntes visar effektivitet vid framställning av NFPF och NFPF/C-positiva elektrodmaterial. Dessutom tjänar Fe2O3-nanopartiklar som den primära järnkällan i solid state-syntesen av järnbaserat fluorfosfat Na2FePO4F/C, vilket framgångsrikt producerar både NFPF orörd fas och NFPF kolbelagda aktiva material. Slutligen avslöjar en jämförelse mellan de två syntesvägarna att det aktiva materialet från enstegs-solid-state-syntes uppvisar en överlägsen initial urladdningsspecifik kapacitet på 74,24 mAh⋅g−1 vid 0,005 C, vilket överträffar dubbelstegs-solid-state-syntesen. Dessa resultat kan bidra till utvecklingen av prisvärda och hållbara energilagringslösningar, som erbjuder alternativ till traditionella LIB.

Plume-spacecraft interactions play an important role in the performance and integrity of spacecraft during their missions in space. The study encompasses a thruster’s plume simulation and its impact on spacecraft geometries to understand and predict the effects and consequences of the impingement on spacecraft surfaces, such as erosion, contamination, forces, and torques. The initial focus of the thesis is to simulate an electric thruster current density for both space and vacuum chamber measurements. This estimates the artificial broadening of the plume produced by low-pressure background air particles inside a vacuum chamber. Subsequently, the study adopts a conservative approach by considering a current density obtained from vacuum chamber measurements, which allowed for an evaluation of the potential effects on spacecraft surfaces, thus delivering insights into erosion, contamination, as well as the distribution of forces and torques. The results highlight the importance of considering spacecraft charging in plume interactions, as the surface potential significantly affects the impact of the thruster’s plume on spacecraft surfaces. The outcome obtained throughout this project suggests that the effects of particle impingement on erosion, contamination, forces, and torques in plume-spacecraft interactions are influenced by the thruster location and the spacecraft’s surface potential. It is important to note that additional factors, including thermal effects, radiation, and magnetic fields, which were not addressed in this thesis, may also pose potential threats to spacecraft performance and should be considered in future investigations. / Interaktioner mellan plym och rymdfarkoster spelar en viktig roll i rymdfarkosternas prestanda och integritet under deras uppdrag i rymden. Studien omfattar simulering av en raketmotors plym och dess inverkan på rymdfarkostens geometrier för att förstå och förutsäga effekterna och konsekvenserna av kollisionen på rymdfarkostens ytor, såsom erosion, förorening, krafter och vridmoment. Avhandlingens initiala fokus är att simulera strömtäthet i plymen från en elektrisk raketmotor för både rymd- och vakuumkammarmätningar. Detta uppskattar den artificiella expansionen av plymen som produceras av de molekyler som närvarar i det låga trycket inuti en vakuumkammare. Därefter antar studien ett konservativt tillvägagångssätt genom att överväga en strömtäthet erhållen från vakuumkammarmätningar, vilket möjliggjorde en utvärdering av de potentiella effekterna på ytorna på en rymdfarkost, och därmed leverera insikter om erosion, förorening, såväl som fördelningen av krafter och vridmoment. Resultaten understryker vikten av att överväga laddning av rymdfarkoster i plyminteraktioner, eftersom ytpotentialen signifikant påverkar raketmotorplymens påverkan på rymdfarkostens ytor. Resultatet som erhållits genom hela detta projekt tyder på att effekterna av partikelkollision på erosion, förorening, krafter och vridmoment i växelverkan mellan plym och rymdfarkoster påverkas av raketmotorns placering och rymdfarkostens ytpotential.

Choosing the correct angle of electrical tilt in a radio base station is essential when optimizing for coverage and capacity. A reinforcement learning agent can be trained to make this choice. If the training of the agent in the real world is restricted or even impossible, alternative methods can be used. Training in simulation combined with an approximation of the real world is one option that comes with a set of challenges associated with the reality gap. In this thesis, a method based on Bayesian optimization is implemented to tune the environment in which domain randomization is performed to improve the quality of the simulation training. The results show that using Bayesian optimization to find a good subset of parameters works even when access to the real world is constrained. Two off- policy estimators based on inverse propensity scoring and direct method evaluation in combination with an offline dataset of previously collected cell traces were tested. The method manages to find an isolated subspace of the whole domain that optimizes the randomization while still giving good performance in the target domain. / Rätt val av elektrisk antennvinkel för en radiobasstation är avgörande när täckning och kapacitetsoptimering (eng. coverage and capacity optimization) görs för en förstärkningsinlärningsagent. Om träning av agenten i verkligheten är besvärlig eller till och med omöjlig att genomföra kan olika alternativa metoder användas. Simuleringsträning kombinerad med en skattningsmodell av verkligheten är ett alternativ som har olika utmaningar kopplade till klyftan mellan simulering och verkligheten (eng. reality gap). I denna avhandling implementeras en lösning baserad på Bayesiansk Optimering med syftet att anpassa miljön som domänrandomisering sker i för att förbättra kvaliteten på simuleringsträningen. Resultatet visar att Bayesiansk Optimering kan användas för att hitta ett urval av fungerande parametrar även när tillgången till den faktiska verkligheten är begränsad. Två skattningsmodeller baserade på invers propensitetsviktning och direktmetodutvärdering i kombination med ett tidigare insamlat dataset av nätverksdata testades. Den tillämpade metoden lyckas hitta ett isolerat delrum av parameterrymden som optimerar randomiseringen samtidigt som prestationen i verkligheten hålls på en god nivå.

Since its first introduction in 1998, extruded direct current (DC) cable technology has been growing rapidly leading to many cable system installations with operation voltages up to 320 kV. Cable manufacturers invest heavily on technology development in this field and today extruded DC cable systems for operation voltages as high as 525 kV are commercially available. The electrical field distribution in electrical insulation under DC voltage is mainly determined by the conduction physics, therefore a good understanding of the DC conduction is necessary. In case of Cross-linked Polyethylene (XLPE) insulation, the presence of the peroxide decomposition products (PDP) is believed to influence its electrical properties. The PDP are volatile and therefore they may diffuse out of the samples during sample preparation and testing. Besides, the morphology of the XLPE is known to evolve over time even at moderate temperatures. Since the material may change during preparation, storage and even measurement, the procedure during all stages of the study should be chosen carefully. In this work, the physics of the dielectric response and conduction in XLPE is briefly discussed. The existing measurement techniques relevant to characterization of DC conduction in XLPE insulation materials are reviewed. The procedure for high field DC conductivity measurement is evaluated and recommendations for obtaining reproducible results are listed. Two types of samples are studied, i.e. thick press molded samples and thick plaque samples obtained from the insulation of in-factory extruded cables. For press molded samples, the influence of the press film used during press molding and the effect of heat-treatment on the electrical properties of XLPE and LDPE are studied. High field DC conductivity of XLPE plaque samples is measured with a dynamic electrode temperature to simulate the standard thermal cycles. Investigations show that using PET film during press molding leads to higher apparent DC conductivity and dielectric losses when compared to using aluminum foil. The influence of heat-treatment is different depending on the press film. High field DC conductivity measurements and chemical composition measurement of samples obtained from the cable insulation are in good agreement with the results obtained from the full scale measurements. Finally a non-monotonic dependence of apparent DC conductivity to temperature of some samples pressed with PET film is discovered which to the author’s best of knowledge has not been previously reported in the literature. / Sedan det första införandet i 1998 har extruderad likspänning (DC) kabeltekniken vuxit snabbt och har lett till många existerande kabelsysteminstallationer med driftspänningar upp till 320 kV. Kabeltillverkare investerar kraftigt i teknikutveckling inom detta område och idag finns extruderade DC kabelsystemen tillgängliga för driftspänningar så höga som 525 kV. Elektrisk fältfördelning i isolationsmaterial under hög DC spänning, beror framförallt på materialets elektriska ledningsfysik, därför är en bra förståelse av DC ledningsförmåga nödvändig. Isolationsmaterial av tvärbunden polyeten (PEX) innehåller tvärbindningsrestgaser som tros påverka materialets elektriska egenskaper. Restgaserna är flyktiga och kan diffundera bort från proven under preparering och mätning, även under måttliga temperaturer. PEX materialets morfologi ändras även med tiden. Med tanke på att materialet kan ändras under provpreparering, lagring och även vid mätning, så måste samtliga steg ovan väljas mycket försiktigt. I detta arbete diskuteras grundläggande fysik för dielektrisk polarisering och ledningsförmåga i PEX-isolation tillsammans med granskning av existerande mätteknik relevant för karakterisering av ledningsförmåga i PEX. Procedurer för mätning av DC ledningsförmåga under höga elektriska fält är undersökta och rekommendationer för reproducerbar mätningar är framtagna. Två typer av prover är studerade, tjocka pressade plattor och tjocka plattor som ursvarvats från kommersiell tillverkade högspänningskablar. För pressade plattor, studerades effekten utav press-filmens påverkan på de elektriska egenskaperna hos PEX och LDPE. Påverkan av värmebehandling på DC ledningsförmåga av PEX plattor studerades också. Slutligen studerades DC ledningsförmåga av PEX och LDPE plattor under höga DC fält och med dynamisk temperatur på elektroderna med syftet att efterlikna standardvärmecyklingar. Undersökningarna visade att användningen av PET filmer under pressning av plattor ledde till högre DC ledningsförmåga och högre dielektriska förluster i proven i jämförelse med användning av aluminiumfolie. Påverkan utav värmebehandling är olika beroende på typ av film som används pressningen. Det finns en stark korrelation mellan resultaten från DC konduktivitet och kemisk komposition mätningar från plattor skaffat från kabelisolation och resultaten från fullskaliga kabelmätningar. Slutligen, upptäcktes ett icke monotont beroende av DC konduktivitet hos PEX och LDPE plattor på temperatur som tidigare inte rapporterats i litteraturen. / <p>QC 20160125</p>

Increased trends towards servitization within previously exclusively manufacturing industries makes a larger part of maintenance become the responsibility of the manufacturer. This increased responsibility makes it more important for suppliers to know how different parameters contribute to cost, to be able to price their contracts correctly. Systems Engineering (SE) and Integrated Logistics Support (ILS) are two current methodologies on how to manage large systems. These methodologies are mainly used within defence industries and large capital-intensive infrastructure projects but are today also utilised in civilian industries. With the new methodology of Model Based Systems Engineering (MBSE) and the new demands of servitization it becomes more important to know how different parameters affect the final cost of a project during the very early phases of development. Within ILS the parameters Administrative Delay Time (ADT) and Logistics Delay Time (LDT) have previously not received attention proportional to their contribution to overall availability in projects. This thesis is based in literature, interviews of industry professionals, and the study of a real case of an electrical charging infrastructure project currently in development. From these sources multiple paths to resolve the issues with support from ILS, MBSE, SE, and other management literature are explored. Several attributes of the case, and characteristics of MBSE and ILS leads to the conclusion that coupling the methodologies with Lean methods would lead to better insight into where critical points in the explored system are and give ways of resolving issues with ADT and LDT that exist. The combination of MBSE and Lean methods could successfully identify possible critical points in the error handling of the electrical charging infrastructure system early in the process of implementation. Conclusionary the combination of MBSE, ILS, and Lean is a possibly powerful way to identify and improve the availability and consequently the cost of a project in the early stages. / Tjänstefiering är en trend som gör att en allt större del av underhåll inom tidigare endast tillverkande industrier blir tillverkarens ansvar. När detta ansvar ökar blir det viktigare för tillverkaren and veta vilka parametrar som är kostnadsdrivande. Detta för att kunna prissätta sina tjänster korrekt. Systemteknik (SE) och Integrerat Logistikstöd (ILS) är två metodologier som används till att hantera underhåll av stora system. Dessa nyttjas främst inom försvarsindustrin och inom kapitalintensiva infrastrukturprojekt, men används även i privat industri. Med hjälp av en utveckling inom SE, Modellbaserad Systemteknik (MBSE), och med de krav som tjänstefiering innebär så blir vikten av att ha korrekt angivna parametrar tidigt i projektet mer tydlig. Inom ILS är särskilt parametrarna administrativ väntetid (ADT) och logistisk väntetid (LDT) särskilt eftersatta med hänsyn till hur mycket de påverkar tillgängligheten och kostnaderna för systemet. Detta examensarbete baseras på tillgänglig litteratur inom nämnda områden, intervjuer med industrirepresentanter, och dokumentation och intervjuer i ett riktigt fall. Det riktiga fallet är ett pågående projekt för uppbyggnad och underhåll av laddningsinfrastruktur för eldrivna fordon. Från dessa källor utforskades och analyserades flera vägar för hur man skulle kunna förbättra hanteringen av ADT och LDT med grund i litteraturen kring ILS, MBSE, och SE med annan litteratur inom mangament som stöd. Fallets egenskaper, och egenskaper hos ILS och MBSE leder till slutsatsen att en kombination av MBSE och Lean skulle leda till att man lättare kan utforska kritiska delar av ett underhållssystem, och åtgärda existerande problem med ADT och LDT. En kombination av dessa principer kunde identifiera kritiska punkter i felhanteringssystemet hos laddarna i infrastrukturprojektet trots att projektet befann sig tidigt i implementationen. Slutligen kan konstateras att MBSE, ILS och Lean är en möjlig kraftfull kombination för att förbättra tillgängligheten tidigt i ett projekts livscykel.

In this report, the effect of external torque injection of a particular phase and frequency was analyzed using an induction motor assembly consisting of a prototype of an induction motor and a flexible mounting arrangement. The eigenfrequencies of the several components that make up the construction of the induction machine assembly are found out both by analytical and FEM methods. The electromagnetics of the Induction machine is simulated utilizing COMSOL Finite Element Analysis (FEA) software. The single direction coupling is set up to synchronize the parameters between the Rotating Machinery, Magnetic (RMM) and Multi Body Dynamics (MBD) models in COMSOL. / I denna rapport analyserades effekten av extern momentinsprutning av särskild fas och frekvens med hjälp av en induktionsmotor som består av en prototyp av induktionsmotor och ett flexibelt monteringsarrangemang. Egenfrekvenserna för de flera komponenterna som utgör konstruktionen av induktions maskin aggregatet upptäcks både med analytiska metoder och metoder. Induktions maskinens elektromagnetik simuleras med COMSOL FEA programvara. En enkelriktad koppling är konfigurerad för att synkronisera parametrarna mellan RMM och MBD modellerna i COMSOL.

The purpose of this study is to compare the life-cycle cost and environmental impact of the existing fuel-based propulsion system, on public commuter ferries in Stockholm, with a battery based propulsion system. The study is divided into multiple layers. First, the operating characteristics of the route Line 80 within Stockholm’s waterborne public transportation (WPT) are collected, such as fuel consumption, propulsion power output, speed, voyage time and propulsion system configuration. Second, based on the energy demand of the route, important parameters related to the existing fuel-based propulsion system and the battery-based propulsion system are accounted for and modeled. Third, Life Cycle Assessment (LCA) and the cost assessment methods are applied to examine the effectiveness of the electrification of commuter ferries on a financial and environmental scale. With the help of the software GaBi 2020, GREET 2020, and other literature studies, the environmental impacts at the construction, use and end-of-life (EOL) phase are evaluated. There are in total 8 scenarios considered, 4 for the fuel-based and 4 for the battery-based propulsion system. The environmental performance of these 8 scenarios are discussed in terms of Globalwarmingpotential(GWP), Acidificationpotential(AP), Eutrophicationpotential(EP) and Photo-chemical ozone creation potential (POCP). Themostpollutingphaseistheusephase for all scenarios. Propulsion system powered by diesel (scenario 1) is considered as a reference for comparative analysis of 7 other scenarios. The best performing system is the one powered by batteries with the assumption of an electricity mix based on hydro, wind and nuclear power, which is scenario 7 and 8 with a net reduction of GWP by more than 98%, AP by 90%, EP by 96%, and the POCP by 96%. If we consider the current Swedish electricity mix (scenario 5 and 6), the decrease in GWP, AP, EP and POCP are 90%, 80%, 82% and 91% respectively. Alternative fuels also present promising results for GWP in comparison to diesel (with the origin of the feed-stock creating mostly negative impacts) but the contribution to other impact categories is significantly higher. With inputs from the industry and the environmental evaluation, the cost assessment compares the costs related to fuel-based and battery-based propulsion systems with different energy sources. For the battery-based system, 3 scenarios are modeled for two different types of Li-ion batteries. The vessels in the developed scenarios are charged more frequently than the existing electric vessel and the number of charging stations is varied. The costs that are included in the assessment are the initial capital cost, the cost for fuel/electricity, maintenance cost, end-of-life cost and emissions cost. When concerning all the cost categories, the battery-based system is more cost-efficient than a fuel-based system, if run on the Swedish electricity mix, due to the lower cost for electricity and emissions. The reduction of cost is more than 68% when comparing traditional diesel with battery-based systems, but the source of the electricity is very important. / Syftet med denna studie är att jämföra livscykelkostnaden och miljöpåverkan av de befintliga framdrivningssystemen på pendelbåtarna inom Stockholms kollektivtrafik, med batteridrivna system på motsvarande båtar. De befintliga framdrivningssystemen drivs av olika typer av diesel. Studien är uppdelad i flera steg. Först samlas driftsegenskaperna in, såsom bränsleförbrukning, framdrivningseffekt, hastighet, färdtidochframdrivningssystemetsuppbyggnad, etc, på linje 80, som är en del av Stockholms vattenburna kollektivtrafik. För det andra undersöks det befintliga framdrivningssystemet som drivs av diesel eller alternativa bränslen som RME eller HVO och fullt batteridrivna system utifrån energibehovet. För det tredje tillämpas metoderna för kostnadsanalys och livscykelanalys (LCA) för att undersöka hur elektrifieringen av pendelbåtar påverkar ekonomin och miljön. Med hjälp av programmet GaBi 2020, GREET 2020 och andra litteraturstudier utvärderas miljöpåverkan av faserna tillverkning, användning och avfallshantering. Det är totalt 8 scenarier som övervägs, 4 för bränslebaserade och 4 för batteri baserade framdrivningssystem. Hur bra dessa 8 scenarier presterar miljömässigt diskuteras i termer av växthuseffekt (GWP), försurning (AP), övergödning (EP) och marknära ozon (POCP). Den fasen med mest utsläpp, för alla scenarier, är användningsfasen. Framdrivningssystemet som drivs av diesel (scenario 1) används som referens att jämföra de övriga 7 scenarierna mot. Det system som presterar bästa är det som drivs av batterier, med antagandet att elmixen är baserad på vatten-, vind-och kärnkraft, detta motsvarar scenario 7 och 8 med en reduktion av GWP på mer än 98%, AP med 90%, EP med 96% och POCP med 96%. Om vi tittar på den aktuella svenska elmixen (scenario 5 och 6) så är minskningen av GWP, AP, EP och POCP 90%, 80%, 82% respektive 91%. Alternativa bränslen ger också lovande resultat för GWP jämfört med diesel (där råvarans ursprung skapar mest negativa effekter) men bidraget till andra påverkanskategorier är betydligt högre. Med input från företag och miljöutvärderingen kan kostnadsanalysen jämföra kostnaderna för bränslebaserade och batteri baserade framdrivningssystem med olika energikällor. Det batteri baserade systemet modelleras även på 3 utvecklade scenarier för 2 olika typer av batterier. Fartygen i de utvecklade scenarierna laddas oftare än det befintliga batteridrivna fartyget och antalet laddstationer varierar mellan scenarierna. De kostnader som inkluderas i analysen är de initiala kapitalkostnaderna, kostnaden för bränsle/el, underhållskostnader, avfallshanteringskostnader ochutsläppskostnader. Medallakostnaderinkluderadeiberäkningarna är batteri baserade system mer kostnadseffektiva än bränslebaserade system om de körs på svensk elmix, tack vare de lägre kostnaderna för el och utsläpp. Minskningen av den totala kostnaden är mer än 68% när man jämför traditionell diesel med batterisystem, men elens ursprung är mycket viktig.

In general, electric propulsion offers very high efficiency but relatively low thrust. To remedy this, several ion engines can be assembled in a clustered configuration and operated in parallel. This requires the careful design of a frame to accommodate the individual propulsion systems. This frame must be modular to be used in different cluster sizes, and verify thermal and mechanical requirements to ensure the nominal operation of the thrusters. The present report aims to show the design process of such a frame, from preliminary modelling to the experimental study of a prototype. This document features an overview of the iterative design process driven by thermal simulations rendered on COMSOL Multiphysics. This process led to the conception of a 2-thruster and 4-thruster cluster frame. A lumped-parameter model of the electric propulsion system was also created to model its complex thermal behaviour. In addition, the 2-thruster frame was studied mechanically with analytical calculations and simulations of simple load cases on SolidWorks. Lastly, a prototype based on the 2-thruster frame model was assembled. The prototype was used to conduct temperature measurements while hosting two operating thrusters inside a vacuum chamber. The temperature distribution in the cluster was measured, and compared to simulation results. Thermal simulations of the 2-thruster and 4-thruster frame showed promising results, while mechanical simulations of the 2-thruster version met all requirements. Moreover, experimental results largely agreed with thermal simulations of the prototype. Finally, the lumped-element model proved instrumental in calibrating the models, with its high flexibility and quick computation time. / Generellt erbjuder elektrisk framdrivning hög verkningsgrad men relativt låg dragkraft. För att avhjälpa detta kan flera jonmotorer sättas samman i en klusterkonfiguration och drivs parallellt. Detta kräver en noggrann utformning av en ram för att rymma de enskilda framdrivningssystemen. Denna ram måste vara modulär för att kunna användas i olika klusterstorlekar och verifiera termiska och mekaniska krav för att säkerställa den nominella driften av motorerna. Föreliggande rapport syftar till att visa designprocessen för en sådan ram, från preliminär modellering till experimentell studie av en prototyp. Detta dokument innehåller en översikt över den iterativa designprocessen, driven av termiska simuleringar gjorda med COMSOL Multiphysics, som ledde till uppfattningen av en 2 motorer och 4 motorer ram. En klumpelementmodell av jonmotorn skapades också för att modellera dess komplexa termiska beteende. Dessutom var den 2 motorer ram studeras mekaniskt med analytiska beräkningar och simuleringar av enkla laddafall med SolidWorks. Slutligen monterades en prototyp baserad på den 2 motorer rammodellen. Prototypen användes för att göra temperaturmätningar medan den är värd för 2 jonmotorer i en vakuumkammare. Temperaturfördelningen i klustret mättes och jämfördes med simuleringsresultat. Termiska simuleringar av den 2 motorer och 4 motorer ramen visade lovande resultat, medan mekaniska simuleringar av den 2 motorer versionen klarade alla krav. Dessutom överensstämde experimentella resultat till stor del med termiska simuleringar av prototypen. Slutligen var klumpelementmodellen mycket användbar för att kalibrera de andra modellerna med sin höga flexibilitet och snabba beräkningstid.

Dielectric insulation are constantly exposed to various stresses, while also being expected to last for long periods of time. Naturally, they degrade with use and in demanding operational environments, this degradation phenomena can be accelerated, leading to costly consequences. With the constant evolution within the vehicle industry, high standards are established. For ignition coils, one of the challenges lies in achieving high performance, with the trade-off being a reduced insulation space. Furthermore, the operation of ignition coils at elevated temperatures could affect the insulation and its capabilities. Thus, it is important to investigate how the dielectric strength of an insulation behaves under these increased temperature conditions and constrained operational space, both in the short and long term. In this master thesis, the primary objective was to ascertain whether the oil would maintain its dielectric strength under prolonged elevated temperatures. The transformer liquid MIDEL 7131 was examined and assessed, through breakdown voltage tests from room temperature and up to temperatures of 140◦C. Subsequently analysing the results using descriptive statistics, employing both Gaussian and Weibull distributions. The observations from these measurements provide more data to the field of liquid dielectrics and allow a better understanding of how the condition and operating environment could affect the dielectric capabilities of transformer oils, with a specific focus on MIDEL 7131. / Dielektrisk insulation utsätts ständigt för diverse påkänningar, samtidigt som dem förväntas vara i drift under en lång tid. Naturligtvis degraderas isolationen efter användning och under krävande arbetsmiljöer, kan denna degradering fenomen acceleras, vilket kan leda till dyra konsekvenser. Med den ständiga utvecklingen inom fordonindustrin, etableras höga standarder. För tändstift, är en av svårigheterna att uppnå hög prestanda, i utbyte mot reducerad insulation utrymme. Dessutom är det möjligt att tändstift i drift under höga temperaturer kan påverka insulationen samt sina förmågor. Det är därför viktigt att undersöka hur dielektrisk styrka hos insulation beter sig vid höga temperaturer och minskat utrymme, både i korta perioder samt i långa. I detta master arbete, var det primära målet att fastställa om oljan skulle upprätthålla sin dielektriska hållfastighet under långa perioder vid höga temperaturer. Transformator oljan MIDEL 7131 undersöktes samt analyserades, genom bland annat tester av genombrottspänningar vid rumstemperatur upp till 140 ◦C. Därefter analyserades resultaten genom Normal- och Weibull fördelning. Observationerna från mätningarna tillhandahåller med mer data till flytande dielektrika området och ger en bättre förståelse om hur tillstånd samt driftmiljö kan påverka den dielektriska hållfastigheten av transformatorolja, med speciell fokus på MIDEL 7131.