M/aux Ingeborg CMS Colombo Express (kuva Hapag-Lloyd) Windlift I (kuva Bard-Gruppe)
KestomagneettiteknologiaKestomagneettiteknologiatahtikonekäytöissäMikko Valtonen
VEM motors Finland Oy25.8.2011Tiiliholvi25.8.2011Tiiliholvi
JohdantoJohdanto
Kestomagneettikoneen roottorin magnetointi tapahtuu kestomagneeteillaKestomagneettikoneen roottorin magnetointi tapahtuu kestomagneeteilla Tarkan säädön saa yleensä tehtyä helpommin PM-koneelle kuin epätahtikoneelleKestomagneettikoneet soveltuvat erityisen hyvin hidaskäyntisiin sovelluksiinKestomagneettikoneet soveltuvat erityisen hyvin hidaskäyntisiin sovelluksiinSuoravetoinen rakenne, ei vaihdelaatikkoa
Tilasäästöt, säästöjä huolloissa, korkea hyötysuhde myös matalilla pyörimisnopeuksilla
Soveltuvat myös stand-alone käyttökohteisiin y yEi tarvita sähköverkkoa tuottamaan magnetointiaEi tarvita magnetointikäämitystä
VEM motors Finland Oy25.8.2011Tiiliholvi25.8.2011Tiiliholvi2
VEM:n kestomagneettiroottoriVEM:n kestomagneettiroottori
VEM motors Finland Oy25.8.2011Tiiliholvi25.8.2011Tiiliholvi5
Perustuu VEM:n standardimoottoriinPerustuu VEM:n standardimoottoriin
Laipat, tassutJarrutJarrutVierastuulettimetLaakeroinnitAbsoluuttianturitPulssianturitLämpötilavalvonta PT-100, PTC-anturit
VEM motors Finland Oy25.8.2011Tiiliholvi25.8.2011Tiiliholvi6
Kestomagneettimoottoreidenit itmitoitus
DemagnetointiTerminenTerminenDemagnetoiva kenttä / oikosulkutilanneKorroosio
Moottorikäytössä tyypillisesti Epm 0 95xUnMoottorikäytössä tyypillisesti Epm ~0.95xUnMitoitusmarginaali kentänheikennykselle ~20…30 %
RajatJos 400 V käyttö taajuusmuuttaja kestää tyypillisesti 480 V voidaan toimiaJos 400 V käyttö, taajuusmuuttaja kestää tyypillisesti ~480 V, voidaan toimia ~20 % yli nimellisnopeudenPitkät lämpöaikavakiot, 1 min, 150 % ylivirta ei ole ongelma
RyntäysRyntäysHuoltoJännitteen valinta
Isot koneet hankalia
VEM motors Finland Oy25.8.2011Tiiliholvi25.8.2011Tiiliholvi
Isot koneet hankaliaKäämikierrosten lkm rajoittava tekijä
7
Kestomagneettimoottoreiden it it / FEAmitoitus / FEA
VEM motors Finland Oy25.8.2011Tiiliholvi25.8.2011Tiiliholvi8
Epätahtikone vs. PM-koneEpätahtikone vs. PM koneEpätahtikoneen ja kestomagneettitahtikoneen välinen käyttäytyminen
PFRICTION
PIRON
PINPUT
PROTOR
POUTPUT
PLLPWINDING
ReunaehdotPout = 55 kW, 2p = 4, yhtenevät Bρ, Bt ja By,
VEM motors Finland Oy25.8.2011Tiiliholvi25.8.2011Tiiliholvi9
ρ ysamat Jsvakio U/f-suhde
Epätahtikone vs. PM-koneEpätahtikone vs. PM kone
Roottorissa ei synny Cu-häviöitä, koska roottorissa ei tarvita t i ti i tmagnetointivirtaa.
PM-kone toimii useimmiten korkealla tehokertoimella => alhaiset Cu-häviöt
Kestomagneettimoottoreiden napaluku on usein suurempi kuin epätahti-moottoreissa. Kun napoja on paljon, ilmavälihalkaisijaa voidaan kasvattaa. Vääntömomentti kasvaa ilmavälihalkaisijan kasvaessa => samastaVääntömomentti kasvaa ilmavälihalkaisijan kasvaessa => samasta tilavuudesta suurempi teho.
Jos PMSM koneen käämien päädyt tehdään lyhyemmiksiJos PMSM koneen käämien päädyt tehdään lyhyemmiksi (murtovakokäämityt koneet), resistanssi pienenee => kuparihäviöt voivat olla hieman alhaisemmat kuin epätahtikoneissa
VEM motors Finland Oy25.8.2011Tiiliholvi25.8.2011Tiiliholvi10
VEM kestomagneettimoottoritHyötysuhdeoptimoitu PE1R
Tehoalue 0 09 90 kWTeho-optimoitu P21R
Tehoalue 0 25 75 kW
VEM kestomagneettimoottorit
Tehoalue 0.09 - 90 kW750 - 3000 rpmVääntömomentti 0.6 - 860 NmRunkokoot 56 315
Tehoalue 0.25 - 75 kW500 - 3000 rpmVääntömomentti 1.2 – 716 NmRunkokoot 56 280Runkokoot 56 - 315
IP55 / 155 [F/B]Runkokoot 56 - 280IP55 / 155 [F/B]
Momenttioptimoitu P21F Momenttioptimoitu P21BVierastuuletettu IC416Tehoalue 13 – 471 kW220 – 600 rpm
Nestejäähdytteinen IC 31WTehoalue 19.8 – 213.6 kW220 – 600 rpm
Vääntömomentti 573 – 7500 NmRunkokoot 225 - 315IP55 / 155 [F/B]
220 600 rpmVääntömomentti 860 – 3400 NmRunkokoot 225 - 315IP 55 / 155 [F/B]
VEM motors Finland Oy25.8.2011Tiiliholvi25.8.2011Tiiliholvi12
IP 55 / 155 [F/B]
VEM motors Finland Oy
NdFeB-materiaalin hintakehitysNdFeB materiaalin hintakehitys
VEM motors Finland Oy25.8.2011Tiiliholvi25.8.2011Tiiliholvi14
Moottorityypin valintaMoottorityypin valinta
VSD / vakionopeuskäyttö?Jos VSD niin PMSM järkevä, muutoin IMPMSM vaatii vektoriohjatun taajuusmuuttajan
Onko tarvetta kentänheikennykselle?pintamagneetit / uppomagneetit
Käyttötapa ja pyörimisnopeus
Ympäristö
Suorituskriteerit
VEM motors Finland Oy25.8.2011Tiiliholvi25.8.2011Tiiliholvi
Fyysiset rajoitteet
16
LähteetLähteetABB, 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 DesingMagnews, Transforming Electromagnetic Desing
NEOREM magnets myötätuulessa
Permanent magnet synchronous motors for inverter operation, VEM Production information low voltage motorsg
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
www.neorem.fi
www.ktmagnet.com
VEM motors Finland Oy25.8.2011Tiiliholvi25.8.2011Tiiliholvi18