The intention of this study is to investigate the main source of unacceptable humidity levels at the U.S. Coast Guard Housing located in Bayamon, Puerto Rico. The aim of this research is to use a systematic approach to resolve the humidity and mold issues by testing the least expensive solutions first. This study involves the recording of indoor air quality conditions for six months as an analysis tool to investigate current air conditions and to document how physical changes to the air conditioning units will affect the resulting air conditions. This research will investigate and implement different approaches geared to solving the high humidity issues. Some of the most relevant changes that will be tested are the installation of heat pipe technology, the addition of fresh air to existing air conditioning units to create positive pressure, and the review of the space load design of currently installed air conditioning units to determine if the units were over-designed. In addition, this study will verify the relationship between energy-saving thermostats and high humidity, determine any connection between roof leaks and high humidity indoors, and determine the estimated cost to the Coast Guard to implement the recommended changes.

After nearly a decade of development, human-implantable sensors for detection of muscle activity have recently been demonstrated in the literature. The implantable sensors are powered and communicate wirelessly through the skin using coupled inductor coils. The focus of the present work has been the development of a new approach to modeling the inductively coupled link by using the finite element method (FEM) to simulate a three-dimensional representation of the coils and surrounding magnetic field. The validity of the simulation is tested by comparison to analytically-developed formulas for self-inductance, ac resistance and mutual inductance of the coils. Determination of these parameters is necessary for calculation of the coupling coefficient between the coils, and to fully define the lumped circuit model of the link. This 3D FEM approach is novel and attractive because it is able to encompass physical geometric parameters and material properties that have been traditionally been a challenge to determine. In particular the contribution of a ferrite-core, and the case of non-symmetrical relative coil positioning can be evaluated. / Graduate

Este trabalho descreve o desenvolvimento e caracterização de uma máquina elétrica para aplicação em sistemas de tração automotiva. Compreende o estudo e a análise do perfil de carga e das grandezas eletromagnéticas e eletromecânicas através da construção de modelos analíticos, numéricos e experimentais. Através destes, são propostos critérios para o dimensionamento geométrico e para a escolha dos materiais. A topologia da máquina elétrica possui fluxo axial no entreferro, duplo rotor com ímãs permanentes setoriais, núcleo estator toroidal sem ranhuras e enrolamentos setoriais. Os modelos analíticos tridimensionais para a geometria e o volume dos enrolamentos são uma contribuição relevante em termos científicos. Experimentalmente, a máquina é acionada como gerador síncrono, com um rendimento interno de até 91,75%. Como gerador em regime de frenagem regenerativa obteve-se um rendimento interno de 78,61% no barramento CC. Ao final, utilizando o modelo automotivo de perdas, é feita uma análise em regime permanente do sistema acoplado, visando à caracterização da eficiência energética global do sistema. Os resultados obtidos permitem uma avaliação adequada da máquina no modo de operação proposto. / Este trabalho descreve o desenvolvimento e caracterização de uma máquina elétrica para aplicação em sistemas de tração automotiva. Compreende o estudo e a análise do perfil de carga e das grandezas eletromagnéticas e eletromecânicas através da construção de modelos analíticos, numéricos e experimentais. Através destes, são propostos critérios para o dimensionamento geométrico e para a escolha dos materiais. A topologia da máquina elétrica possui fluxo axial no entreferro, duplo rotor com ímãs permanentes setoriais, núcleo estator toroidal sem ranhuras e enrolamentos setoriais. Os modelos analíticos tridimensionais para a geometria e o volume dos enrolamentos são uma contribuição relevante em termos científicos. Experimentalmente, a máquina é acionada como gerador síncrono, com um rendimento interno de até 91,75%. Como gerador em regime de frenagem regenerativa obteve-se um rendimento interno de 78,61% no barramento CC. Ao final, utilizando o modelo automotivo de perdas, é feita uma análise em regime permanente do sistema acoplado, visando à caracterização da eficiência energética global do sistema. Os resultados obtidos permitem uma avaliação adequada da máquina no modo de operação proposto.

Este trabalho descreve o desenvolvimento e caracterização de uma máquina elétrica para aplicação em sistemas de tração automotiva. Compreende o estudo e a análise do perfil de carga e das grandezas eletromagnéticas e eletromecânicas através da construção de modelos analíticos, numéricos e experimentais. Através destes, são propostos critérios para o dimensionamento geométrico e para a escolha dos materiais. A topologia da máquina elétrica possui fluxo axial no entreferro, duplo rotor com ímãs permanentes setoriais, núcleo estator toroidal sem ranhuras e enrolamentos setoriais. Os modelos analíticos tridimensionais para a geometria e o volume dos enrolamentos são uma contribuição relevante em termos científicos. Experimentalmente, a máquina é acionada como gerador síncrono, com um rendimento interno de até 91,75%. Como gerador em regime de frenagem regenerativa obteve-se um rendimento interno de 78,61% no barramento CC. Ao final, utilizando o modelo automotivo de perdas, é feita uma análise em regime permanente do sistema acoplado, visando à caracterização da eficiência energética global do sistema. Os resultados obtidos permitem uma avaliação adequada da máquina no modo de operação proposto. / Este trabalho descreve o desenvolvimento e caracterização de uma máquina elétrica para aplicação em sistemas de tração automotiva. Compreende o estudo e a análise do perfil de carga e das grandezas eletromagnéticas e eletromecânicas através da construção de modelos analíticos, numéricos e experimentais. Através destes, são propostos critérios para o dimensionamento geométrico e para a escolha dos materiais. A topologia da máquina elétrica possui fluxo axial no entreferro, duplo rotor com ímãs permanentes setoriais, núcleo estator toroidal sem ranhuras e enrolamentos setoriais. Os modelos analíticos tridimensionais para a geometria e o volume dos enrolamentos são uma contribuição relevante em termos científicos. Experimentalmente, a máquina é acionada como gerador síncrono, com um rendimento interno de até 91,75%. Como gerador em regime de frenagem regenerativa obteve-se um rendimento interno de 78,61% no barramento CC. Ao final, utilizando o modelo automotivo de perdas, é feita uma análise em regime permanente do sistema acoplado, visando à caracterização da eficiência energética global do sistema. Os resultados obtidos permitem uma avaliação adequada da máquina no modo de operação proposto.

Este trabalho descreve o desenvolvimento e caracterização de uma máquina elétrica para aplicação em sistemas de tração automotiva. Compreende o estudo e a análise do perfil de carga e das grandezas eletromagnéticas e eletromecânicas através da construção de modelos analíticos, numéricos e experimentais. Através destes, são propostos critérios para o dimensionamento geométrico e para a escolha dos materiais. A topologia da máquina elétrica possui fluxo axial no entreferro, duplo rotor com ímãs permanentes setoriais, núcleo estator toroidal sem ranhuras e enrolamentos setoriais. Os modelos analíticos tridimensionais para a geometria e o volume dos enrolamentos são uma contribuição relevante em termos científicos. Experimentalmente, a máquina é acionada como gerador síncrono, com um rendimento interno de até 91,75%. Como gerador em regime de frenagem regenerativa obteve-se um rendimento interno de 78,61% no barramento CC. Ao final, utilizando o modelo automotivo de perdas, é feita uma análise em regime permanente do sistema acoplado, visando à caracterização da eficiência energética global do sistema. Os resultados obtidos permitem uma avaliação adequada da máquina no modo de operação proposto. / Este trabalho descreve o desenvolvimento e caracterização de uma máquina elétrica para aplicação em sistemas de tração automotiva. Compreende o estudo e a análise do perfil de carga e das grandezas eletromagnéticas e eletromecânicas através da construção de modelos analíticos, numéricos e experimentais. Através destes, são propostos critérios para o dimensionamento geométrico e para a escolha dos materiais. A topologia da máquina elétrica possui fluxo axial no entreferro, duplo rotor com ímãs permanentes setoriais, núcleo estator toroidal sem ranhuras e enrolamentos setoriais. Os modelos analíticos tridimensionais para a geometria e o volume dos enrolamentos são uma contribuição relevante em termos científicos. Experimentalmente, a máquina é acionada como gerador síncrono, com um rendimento interno de até 91,75%. Como gerador em regime de frenagem regenerativa obteve-se um rendimento interno de 78,61% no barramento CC. Ao final, utilizando o modelo automotivo de perdas, é feita uma análise em regime permanente do sistema acoplado, visando à caracterização da eficiência energética global do sistema. Os resultados obtidos permitem uma avaliação adequada da máquina no modo de operação proposto.

Orientador: Evandro Conforti / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T03:26:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tosin_Giancarlo_D.pdf: 3627033 bytes, checksum: 259c4fdcd684f17b9b0a0dbe346d2342 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: As medições acuradas e precisas do campo magnético dos dispositivos de inserção (DIs) são essenciais para garantir que suas instalações no Anel de Armazenamento de Elétrons do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) alcançarão o desempenho desejado e não comprometerão a estabilidade do feixe de elétrons estocado. Tais dispositivos são versáteis fontes de radiação introduzidas nos Anéis de Armazenamento onde, a partir dos seus perfis de campos, promovem a emissão de intensos fluxos de fótons, de largo espectro ou monocromáticos, cuja polarização também pode ser controlada. Devido às características do feixe de elétrons do Anel de Armazenamento do LNLS, tais como energia de operação, energia de injeção e abertura dinâmica (região onde o feixe é estável), severas restrições na qualidade do campo são impostas para garantir o tempo de vida e a estabilidade da órbita. Para a verificação dessas especificações e do perfil do campo, que é fundamental para a determinação do espectro emitido, construiu-se uma bancada de caracterização com alcance útil de 4,2 m. Duas técnicas foram nela instaladas: bobina girante, para a medida de campos médios (ou integrados), e sensores Hall, para a medição de campos locais. Ambas as técnicas foram exploradas nos seus conceitos, e aperfeiçoadas, a fim de assegurar a confiabilidade dos valores medidos, dentro de suas especificações. O aperfeiçoamento das técnicas aqui proposto permitiu melhorar substancialmente a precisão apresentada na literatura especializada / Abstract: This Thesis was a consequence of the need for an accurate and precise magnetic field measurement bench for insertion devices characterization (IDs). Such devices are versatile radiation sources installed in Electron Storage Rings. From their magnetic field profile, they provide high photon fluxes, with broad or monochromatic spectrum, being possible, depending on the ID geometry, to control also the radiation polarization. Due to some features of the LNLS electron beam, such as injection energy, operation energy and dynamic aperture, severe restrictions are imposed on the magnetic field quality to assure a long life time and a stable beam orbit. A characterization bench, 4.2 m in length, was built to verify such specifications and to determine the field profile, which is correlated to the emission spectrum. Two techniques were implemented in this bench: rotating coil, for average (or integrated) field measurements, and Hall probes, for local field measurements. Both techniques were conceptually explored and improved to guarantee the reliability of the measured values within their specifications. The results showed a considerable increasing in the precision with respect to values presented in the scientific literature / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Moderne Hochdruckforschung entwickelt sich rasant zu einer der vielfältigsten und überraschensten Disziplinen der Festkörperphysik. Unter Benutzung von Diamantstempelzellen können Drücke erreicht werden, die den Bedingungen im Inneren unserer Erde ähneln. Eine Anwendung von Kernmagnetischen Resonanzexperimenten (NMR) in Diamantstempelzellen galt jedoch für lange Zeit als unmöglich. In der vorliegenden Arbeit wird ein neuartiger Ansatz weiterentwickelt, der Radiofrequenz-(RF)-Mikrospulen benutzt, die direkt zwischen den Diamantstempeln platziert werden, und somit zu einer signifikanten Sensitivitätssteigerung führen. Es ist gelungen, Hochdruckzellen zu entwickeln, die für die speziellen Anforderungen der NMR zugeschnitten sind. Des Weiteren konnte eine nicht metallische, nicht magnetische Dichtung entwickelt werden, die zudem zu einer signfifikanten Stabilisierung des Probenvolumens führt. Eine breit angelegte Analyse der Leistungsfähigkeit dieser neuartigen NMR-Hochdruckprobenköpfe zeigt deren Leistungsfähigkeit mit sehr hohen Empfifindlichkeiten sowie einer exzellenten RF Anregung und Zeitauflösung. Drei Anwendungsbeispiele, die das Potenzial dieses Ansatzes in dieser Arbeit unterstreichen, werden vorgestellt. Bei Drücken von bis zu 4 GPa werden die elektronischen und dynamischen Eigenschaften von elementarem Gallium untersucht. Unter höheren Drücken ist es gelungen, einen druckinduzierten Isolator-Metall-Übergang in dem ternären Chalkogenid AgInTe2 zu beobachten. Schlussendlich ist es gelungen, die strukturellen und elektronischen Eigenschaften von Rubin bei Drücken von bis zu 30.5 GPa zu untersuchen, was einer Verdreifachung des bisher zugänglichen experimentellen Druckbereiches entspricht und die NMR für moderne Hochdruckanwendungen möglich macht.

Electric vehicles are increasing on the market and new technologies are being investigated because of the demand placed on electrified drivelines to provide maximum efficiency. Electric motors are expected to provide high efficiency and thus precise and compact designs of sensors for electric motors are requested. Market sensors offers a broad variety of sensors which are useful and optimal for different applications. Inductive sensors are investigated by industries because of their characteristics of having high accuracy, robustness, compact and flexible design and tolerant to harsh environments. This thesis is an investigation of inductive position sensors for automotive rotor applications,requested by one of Sweden’s largest companies within the automotive industry. The goal of the project is to design and implement theory of tradtional resolver technology on a printed circuit board (PCB) and conduct concept verifications of the system. Furthermore a new concept in the design is introduced and applied to the angular position sensor, working as a vernier scale and improve the resolution. Results and outcomes of this thesis are meant to facilitate future work and breakthroughs regarding inductive position sensors. This thesis aim to conduct a deep dive in electronics and signal processing and to derive the fundamentals of electromagnetism, from Maxwell’s equations to modern sensor design and to bring a new discussion to the table regarding the traditional measuring target used for rotor position in automotive industries. A new design working as rotor target design is presented and verified in this thesis and the results and outcomes are meant to facilitate future work and breakthroughs regarding inductive position sensors and potentially increase the accuracy and thus the efficiency of electric vehicles.

The continuously increasing demand for connecting electric grids with remote renewable energy sources such as wind power and photovoltaic cells has rekindled interest in high voltage direct current (HVDC) multi-terminal networks. Although HVDC networks have numerous benefits, their adoption relies entirely on the availability of HVDC circuit breakers which, compared to traditional alternating current circuit breakers, have to operate in a time frame of milliseconds. This thesis deals with the design of ultra-fast electro-mechanical actuators based on the so-called Thomson coil (TC) actuator. The simulation of a (TC) actuator constitutes a multi-physical problem where electromagnetic, thermal, and mechanical aspects must be considered. Moreover, it is complex since all those variables are co-dependent and have to be solved for simultaneously. As a result, a multi-physics simulation model that can predict the behavior and performance of such actuators with a high degree of accuracy was developed. Furthermore, other actuator concepts were also investigated and modeled in light of searching for a drive with a superior efficiency. The theory behind the force generation principles of two different types of ultra-fast electromechanical actuators, the TC and the double sided coil (DSC), were compared by the use of static, frequency, and comprehensive transient multi-physics finite element simulation models. Although, simulation models serve as a powerful tool for modeling and designing such state of the art actuators, without validation, they are weak and prone to errors since they rely on approximations and simplifications that might not always hold. Therefore, a prototype was built in the laboratory and the model was validated experimentally. Finally, it is important to note that the drives in this thesis are intended to actuate metallic contacts. As such, their behavior and performance upon mechanical loading was studied. Furthermore, some scaling techniques were applied to boost their performance and efficiency. / <p>QC 20130422</p>

Computed Tomography (CT) is often used for building 3D biomechanical models of human anatomy. This method exposes the subject to a significant x-ray dose and provides limited soft-tissue contrast. Magnetic Resonance Imaging (MRI) is a potential alternative to CT for this application, as MRI offers significantly better soft-tissue contrast and does not expose the subject to ionizing radiation. However, MRI requires long scan times to achieve 3D images at sufficient resolution, signal-to-noise ratio (SNR), and contrast-to-noise ratio (CNR). These long scan times can make subject motion a problem. This thesis describes my work to reduce scan time while achieving sufficient resolution, SNR, and CNR for 3D biomechanical modeling of (1) the human larynx, and (2) the human hip. I focused on two important strategies for reducing scan time and improving SNR and CNR: the design of RF coils optimized to detect MRI signals from the anatomy of interest, and the determination of MRI relaxation properties of the tissues being imaged (allowing optimization of imaging parameters to improve CNR between tissues). Work on the larynx was done in collaboration with the Thomson group in Mechanical Engineering at BYU. To produce a high-resolution 3D image of the larynx, a 2-channel phased array was constructed. Eight different coil element designs were analyzed for use in the array, and one chosen that provided the highest Q-ratio while still meeting the mechanical constraints of the problem. The phased array was tested by imaging a pig larynx, a good substitute for the human larynx. Excellent image quality was achieved and MR relaxometry was then performed on tissues in the larynx. The work on the hip was done in collaboration with the Anderson group in orthopedics at the University of Utah, who are building models of femoral acetabular impingement (FAI). Accurate imaging of hip cartilage requires injection of fluid into the hip joint capsule while in traction. To optimize contrast, MR relaxometry measurements were performed on saline, isovue, and lidocaine solutions (all typically injected into the hip). Our analysis showed that these substances actually should not be used for MR imaging of the hip, and alternate strategies should be explored as a result.