Over eight decades of research into total artificial hearts (TAHs) has significantly contributed  to saving end-stage heart failure patients. However, at the current stage of development TAHs have several limitations, one of them being their bulkiness. Hence this thesis, with the goal to evaluate the right pump of the TAH developed by Scandinavian Real Heart and propose a compact right drive system without consuming significantly more power than the initial system. In order to do this, the requirements for the right drive systems are evaluated and defined. These requirements are then used to develop a methodology, including a MatLab simulation, for examining and selecting motors for the drive unit of the TAH. Subsequently, the methodology and the simulation are used to identify and assess over 200 motors, as well as select 3 motors for real-world experimental analysis. The suggested motors and the initial motor are then tested in a mock circulatory loop to investigate the performance characteristics and power consumption of the motors. This is done to select the final motor for the right drive unit, as well as verify and validate the created simulation. Based on careful analysis of the mathematical models used in the simulation and presented experimental data, the simulation was accepted to be verified. However, the support for validation of the simulation was lacking, as conflicting outcome for some cases were observed between the simulation and experimental data. Furthermore, given the empirical evidence, a brushless dc motor for the right drive unit and its implementation was proposed. The proposed motor has 11% reduction in size, 20% reduction in power consumption and 34% reduction in weight compared to the initial motor. Therefore, a drive unit with the suggested motor can have a significant impact on the right pump, and potentially even the left pump. Furthermore, the utilisation of the developed simulation can ultimately result in efficient and cost-effective motor selection and provide valuable contribution to the field of drive system development for TAHs. / Över åtta decennier av forskning om totala artificiella hjärtan (TAH) har omfattande bidragit till att rädda patienters liv med kronisk hjärtsvikt. Dessvärre har TAH flera begränsningar i det nuvarande stadiet i utveckling där storleken är ett problem. Därav denna avhandling, med målet att utvärdera den högra pumpen av en TAH utvecklad av Scandinavian Real Heart, för att föreslå ett mer kompakt höger drivsystem utan att det ska förbruka väsentlig mängd mer energi än det ursprungliga systemet. För att åstadkomma detta, har de fysiologiska krav för den högra pumpen analyserats och utifrån den utförda analysen nya krav för drivsystemet har formulerats. Dessa krav har sedan lagt grunden till utveckling av en metodik, inklusive en MatLab-simulering, för att undersöka och välja motorer för drivsystemet av en TAH. Metodiken i samband med simuleringen har använts för att identifiera och bedöma över 200 motorer. Av dessa motorer har tre motorer valts för experimentell utvärdering. I den experimentella utvärderingen, prestandaegenskaper och effektförbrukning av samtliga valda motorer och den ursprungliga motorn har utvärderats i ett konstgjort cirkulationssystem. Syftet med den experimentella utvärderingen är att komma fram till en slutmotor, samt verifiera och validera den utvecklade simuleringen. Baserad på noggrann analys av de använda matematiska modeller i simuleringen och det presenterade experimentella data, ansågs simuleringen vara verifierad. Däremot saknades stöd för validering av simuleringen, på grund av en del motsägande utfall mellan simulering och experimentell data. Därutöver, utifrån den empiriska evidensen föreslogs en borstlös likströmsmotor och dess implementering för det högra drivsystemet. Den föreslagna motorn är 11% mindre i storlek, har 20% lägre effektförbrukning och väger 34% mindre än den ursprungliga motorn. Därför kan en drivenhet med den föreslagna motorn ha en betydande inverkan på den högra pumpen, och potentiellt även den vänstra. Dessutom kan den utvecklade simuleringen användas för att göra urval av motorer för TAH på ett produktivt samt kostnadseffektivt sätt och därmed bidra till framtida utvecklingar av drivenheter för TAH.

This master’s thesis investigates the possibility of replacing the traditional triple cascaded Proportional-Integral (PI) controller architecture, used to regulate a PermanentMagnet Synchronous Motor (PMSM), with a state-space approach. Using theory regarding PMSMs and Electromechanical Actuators (EMAs) as a foundation, the thesisdescribes the design process of the proposed control methods up until implementation. The two state-space approaches evaluated in the thesis are: a single Linear-QuadraticRegulator (LQR) method and a torque reference generating LQR together with a setof two PI controllers for current regulation. Evaluation of the chosen methods wasdone based on simulations in Simulink/Simscape, containing verified models mimicking real hardware, with several input cases. Based on simulation results, the combined LQR and PI method was deemed promisingto replace the current cascaded PI control architecture. The open end of the reportallows for further implementation and evaluation on the real platform to confirm theresults obtaiend through simulations.

During the insert process when the windings of an electric motor are pushed into the stator slots, some detrimental phenomena can occur that affect the efficiency and life of the motor. To detect these phenomena and optimize the process, a simulation would be useful. An investigation of the possibility to perform a simulation, using an appropriate numerical method for the insert process of distributed windings in a permanent magnet synchronous motor, was performed. During the project, a literature study was carried out to investigate existing methods and key-parameters for the simulation of the process. Explicit finite element method has been shown to be a suitable numerical method for simulating another winding process. An explicit finite element analysis was performed with a simplified model of the stator, the wires, the transmission tool and the needles by using the software Abaqus/CAE. In order to reduce the computational time, beam elements were used to model the wires and the other parts as rigid bodies. The model accounted for example contact and provided numerical results. The result was a suitable model. However, it needs to be developed further.

I en tid kännetecknat av en strävan efter ett mer hållbart samhälle, med utformade långsiktiga klimatmål för förnyelsebara energikällor och minskade utsläpp, arbetar fordonsutvecklare med att ta fram alternativ till förbränningsmotorer. För att nå satta klimatmål och samtidigt förbättra arbetsmiljön med minskat buller anses en elektrisk drivlina som ett troligt alternativ. För tunga fordon såsom lastbilar som ofta utrustas med tillsatsutrustning som kranar, tippbara flak eller cementroterare är beroende av ett kraftuttag för att driva hydraulpumpar och generatorer. Vid en omställning till elektrisk drivlina är det inte längre säkert att möjligheten kvarstår att ta kraft från drivlinan. Detta har lett till en efterfrågan på elektriskt separat drivna kraftuttag uppstått på marknaden. Syftet med denna studie är att undersöka och få en förståelse för inom vilket effektområde och vilken typ av elektrisk motor som är bäst lämpad för att separat driva ett kraftuttag. Målet är att med denna kunskap utveckla en modell som förenklar valet av lämplig elektrisk motor för ett givet fall av kraftuttag. Modellen testas med en effekt på 60 kW vilket resulterade i att en lågvarvig axial flux BLDC-motor anses bäst lämpad. Detta då en lågvarvig elektrisk motor kräver lägre utväxling för att uppfylla krävt vridmoment, vilket ger en lägre totalvikt. Totalvikt för testad effekt hamnar på 78,6 kg, vilket är tre gånger det funktionella kravet. Studien ger en indikation på att det med givna krav enbart är försvarbart att driva kraftuttag med separata elektriska motorer vid låga effekter, runt 10 kW. / In a time characterized by an endeavor for a more sustainable society. With formulated long-term climate targets for renewable energy sources and reduced emissions, vehicle developers are working to develop alternatives to internal combustion engines. In order to achieve set climate targets and at the same time improve the working environment with reduced noise, an electric driveline is considered a likely alternative. For heavy vehicles such as trucks that are often equipped with auxiliary accessories such as cranes, tipper trucks or cement rotators are dependent on a power take-off to drive hydraulic pumps and generators. When switching to an electric driveline, it is no longer certain that the possibility remains to take power from the driveline. This has led to a demand for electrically driven power take-offs on the market. The purpose of this study is to investigate and gain an understanding of the power range and type of electric motor that is best suited to drive a power take-off separately. The goal is to use this knowledge to develop a model that simplifies the choice of a suitable electric motor for a given case of power take-off. The model is tested with an output of 60 kW, which resulted in a low-speed axial flux BLDC-motor being considered best suited. This is because a low-speed electrical motor requires a lower gear ratio to meet the required torque, which gives a lower total weight. The total weight for the tested effect ends up at 78,8 kg, which is three times the functional requirement. The study gives an indication that with given requirements it is only justified to operate power take-offs with separate electric motors at low powers, around 10 kW.