tahtikonekäytöissä Mikko Valtonen Tiiliholvi VEM motors Finland Oy

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "tahtikonekäytöissä Mikko Valtonen 25.8.2011 Tiiliholvi VEM motors Finland Oy"

Lasse Nieminen
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 M/aux Ingeborg CMS Colombo Express (kuva Hapag-Lloyd) Windlift I (kuva Bard-Gruppe) Kestomagneettiteknologia tahtikonekäytöissä Mikko Valtonen

2 Johdanto Kestomagneettikoneen roottorin magnetointi tapahtuu kestomagneeteilla Tarkan säädön saa yleensä tehtyä helpommin PM-koneelle kuin epätahtikoneelle Kestomagneettikoneet soveltuvat erityisen hyvin hidaskäyntisiin sovelluksiin Suoravetoinen rakenne, ei vaihdelaatikkoa Tilasäästöt, säästöjä huolloissa, korkea hyötysuhde myös matalilla pyörimisnopeuksilla Soveltuvat myös stand-alone käyttökohteisiin Ei tarvita sähköverkkoa tuottamaan magnetointia Ei tarvita magnetointikäämitystä 2

Suoravetoinen rakenne, ei vaihdelaatikkoa Tilasäästöt, säästöjä huolloissa, korkea hyötysuhde myös matalilla

3 Radiaalivuokone 3

4 Aksiaalivuokoneet 4

5 VEM:n kestomagneettiroottori 5

6 Perustuu VEM:n standardimoottoriin Laipat, tassut Jarrut Vierastuulettimet Laakeroinnit Absoluuttianturit Pulssianturit Lämpötilavalvonta PT-100, PTC-anturit 6

7 Kestomagneettimoottoreiden Demagnetointi Terminen mitoitus Demagnetoiva kenttä / oikosulkutilanne Korroosio Moottorikäytössä tyypillisesti Epm ~0.95xUn Rajat Mitoitusmarginaali kentänheikennykselle ~20 30 % Jos 400 V käyttö, taajuusmuuttaja kestää tyypillisesti ~480 V, voidaan toimia ~20 % yli nimellisnopeuden Pitkät lämpöaikavakiot, 1 min, 150 % ylivirta ei ole ongelma Ryntäys Huolto Jännitteen valinta Isot koneet hankalia Käämikierrosten lkm rajoittava tekijä 7

95xUn Rajat Mitoitusmarginaali kentänheikennykselle ~20 30 % Jos 400 V käyttö, taajuusmuuttaja kestää tyypillisesti

8 Kestomagneettimoottoreiden mitoitus / FEA 8

9 Epätahtikone vs. PM-kone Epätahtikoneen ja kestomagneettitahtikoneen välinen käyttäytyminen P IRON P FRICTION P INPUT P ROTOR P OUTPUT P WINDING P LL Reunaehdot P out = 55 kw, 2p = 4, yhtenevät B ρ, B t ja B y, samat J s vakio U/f-suhde 9

10 Epätahtikone vs. PM-kone Roottorissa ei synny Cu-häviöitä, koska roottorissa ei tarvita magnetointivirtaa. ti i t PM-kone toimii useimmiten korkealla tehokertoimella => alhaiset Cu-häviöt Kestomagneettimoottoreiden napaluku on usein suurempi kuin epätahtimoottoreissa. Kun napoja on paljon, ilmavälihalkaisijaa voidaan kasvattaa. Vääntömomentti kasvaa ilmavälihalkaisijan kasvaessa => samasta tilavuudesta suurempi teho. Jos PMSM koneen käämien päädyt tehdään lyhyemmiksi (murtovakokäämityt koneet), resistanssi pienenee => kuparihäviöt voivat olla hieman alhaisemmat kuin epätahtikoneissa 10

epätahtimoottoreissa. Kun napoja on paljon, ilmavälihalkaisijaa voidaan kasvattaa.

11 Käyttökohteita 11

12 VEM kestomagneettimoottorit Hyötysuhdeoptimoitu PE1R Tehoalue kw rpm Vääntömomentti Nm Runkokoot IP55 / 155 [F/B] Momenttioptimoitu P21F Vierastuuletettu IC416 Tehoalue kw rpm Vääntömomentti Nm Runkokoot IP55 / 155 [F/B] Teho-optimoitu P21R Tehoalue kw rpm Vääntömomentti Nm Runkokoot IP55 / 155 [F/B] Momenttioptimoitu P21B Nestejäähdytteinen IC 31W Tehoalue kw rpm Vääntömomentti Nm Runkokoot IP 55 / 155 [F/B] 12

7500 Nm Runkokoot 225-315 IP55 / 155 [F/B] Teho-optimoitu P21R Tehoalue 025 0.25-75 kw 500-3000 rpm Vääntömomentti 1.

13 NdFeB tuotanto 13

14 NdFeB-materiaalin hintakehitys 14

15 NdFeB materiaali 15

16 Moottorityypin valinta VSD / vakionopeuskäyttö? Jos VSD niin PMSM järkevä, muutoin IM PMSM vaatii vektoriohjatun taajuusmuuttajan Onko tarvetta kentänheikennykselle? pintamagneetit / uppomagneetit Käyttötapa ja pyörimisnopeus Ympäristö Suorituskriteerit Fyysiset rajoitteet 16

taajuusmuuttajan Onko tarvetta kentänheikennykselle?

17 PM-moottorin säätö 17

18 Lähteet ABB, teknisiä tietoja ja taulukoita Concentrated winding multiphase permanent magnet machines desing and electromagnetic properties case axial flux machine, Hanne Jussila Desing of axial-flux premanent magnet low-speed machines and performance comparison between radial-flux and axial-flux machines, Asko Parviainen Magnews, Transforming Electromagnetic Desing NEOREM magnets myötätuulessa Permanent magnet synchronous motors for inverter operation, VEM Production information low voltage motors Report of toyota/prius motor torque capability, torque property, no-load back-emf, and mechinal losses revised may 2007, Mitch Olszewski VALMET AUTOMOTIVE, A message of Valmet Automotive, service provider for automotive industry

magnets myötätuulessa Permanent magnet synchronous motors for inverter operation, VEM Production information low voltage motors Report of toyota/prius motor torque capability, torque

19 Energiansäästöjä mahdollista saavuttaa monin keinoin

Samankaltaiset tiedostot

1 2 3 4 5 A B 6 7 8 9 [Nm] 370 350 330 310 290 270 [kw] [PS] 110 150 100 136 90 122 80 109 250 230 210 190 70 60 50 95 82 68 170 150 40 54 130 110 90 140 PS 125 PS 100 PS 30 20 41 27 70 1000 1500 2000