Det tekniske hjørne – Elmotorens svar på LED pæren ( Permanent magnet motorer )

Skrevet af: Paul Klöcker – Product Manager Electronics, NORD Drivesystems Danmark

Kæmpe energibesparelses potentiale

I Europa går der ca. 70% af det samlede elforbrug i industrien til elektromotorer. Elektromotorer er i høj grad en overset spiller når der er tale om energibesparelser. Næsten alt hvad der bevæger sig i industrien, bliver i dag drevet af en elektromotor.

Hvis man alene i Tyskland kunne spare 15% på energiforbruget i alle anvendt elektromotorer anvendt i industrien, ville det svare til strømproduktionen i 8 atomkraftværker.

Denne revolutionærende motor kan gøre en kæmpe forskel på energibesparelser da dette kan gøres uden at det bliver meget dyrere.

Billede: Sammenligning mellem en almindelig industrimotor (IE3) og synkronmotor (IE4)

Udfordringer i transportbåndsystemer i dag:

Som et praktisk eksempel, så er et transportsystem til bagage i en lufthavn for det meste bygget til at kunne håndtere 50kg tunge kufferter, men det er dog yderst sjældent at en kuffert med så stor en vægt bliver håndteret. Men det kan ske at en kuffert med denne vægt kommer i systemet, og så skal den kunne håndteres. Dette fører til at denne type anlæg altid bliver overdimensioneret. Så strømforbruget ved håndtering af en 10kg kuffer svarer til et elforbrug tæt på en 50kg tung kuffert.

Billede: Typisk belastningskarakteristik i et transportbånd til bagagetransport i lufthavn.

Det revolutionære ved denne type motor, er at den kan tilpasse sig til de hastigheder og belastninger den bliver udsat for. Således at der kun bruges den mængde energi der er nødvendig for at håndtere en 10kg kuffert. Systemet tilpasser sig automatisk til kun at bruge den energi der er nødvendig.

Drevløsningen udskiller sig fra andre motorløsninger ved at de bibeholder samme udseende samt funktionalitet som i en almindelig elmotor, motoren er der dog installeret permanente magneter som gør motoren til en synkronmotor, der så styres af en frekvensomformer.

Mængden af magnetisk materiale er blevet begrænset til et minimum og der bliver desuden sparet en masse kobber på viklingerne i motoren. Det har derudover også den positive indvirkning at en motor med en mindre byggestørrelse kan yde det samme som sin nuværende tvilling.

Denne teknologi kan anvendes i alle brancher, i Danmark bliver den også anvendt i landbruget, i blandt andet loftsventilatorer der sørger for optimal mælkeproduktion ved at bibeholde et godt indeklima for koen. Med den nye type motor er der målt en energibesparelse på 70% sammenlignet til en almindelig elmotor løsning med almindelig frekvensomformer.

Lige omkring loftventilator så var det lykkedes at lave en energibesparende løsning, men samtidig også at få prisen ned, da dette kunne gøres det med en mindre motor.

Alternativer for at få en lignende energibesparelse i dag er at gå over i en servomotor, som har den store ulempe at den kræver sensorer og meget dyre styreenheder.

Elmotorens svar på LED pæren

Den nye motorteknologi kan sammenlignes med overgangen fra almindelig glødepære til LED pæren. Omkring prisen så er en korrekt dimensioneret drevløsning med den nye motorteknologi ikke meget dyrere end en konventionel løsning, så det er ikke her der kan findes et modargument.

Den allerstørste hindring for udbredelsen af denne teknologi er at slutbrugere og maskinbyggere typisk har en interessekonflikt som maskinbyggere helst ikke vil komme ind på.

Maskinbyggere betaler ikke strømregningen og har derfor ingen interesse i at se på energioptimerede drevløsninger.

Slutbrugere ved ofte ikke at der er muligheder for at spare store summer på strømregningen.

Ellers så burde denne motor type bruges i alle transportbånd, da vægten af det der transporteres typisk altid, er varierende.

Velegnet til ALLE brancher og industrier

En af det mest oplagte brancher som der vil have meget stor gavn af den nye motorteknologi, er Hydraulikbranchen og ventilationsbranchen, som næsten slet ikke har set på energibesparende motorer. Her burde alle motorer skiftes ud til en synkronmotor, da disse motorer typisk kører meget og også med varierende belastninger.

Billede: Energimåling udført på en ventilator, begge frekvensomformer drevet. Ved lave omdrejninger er energibesparelsen 70%.

Desuden giver det stor mening at bruge denne motor i alle typer for pumper.  

TEKNOLOGISK INNOVATION

Det innovative i IPMSM ( Interier Permanent Magnet Synchronous Motor ) er egentligt at holde det så simpelt som muligt. I det man mere eller mindre kun ændrer på rotoren (den roterende kerne i motoren) hvor der sættes permanente magneter inde i rotoren. Derved er det muligt at masseproducere resten af motoren, hvor kun rotoren er anderledes.

Resten af motoren er ligesom en almindelig elmotor. Og vil kunne bruges ligesom dette. Motoren kræver dog altid en frekvensomformer at køre med. Dette er dog ikke noget problem da der ofte er mulighed for at integrere denne direkte på motorklemkassen.

Motoren har desuden typisk standard omdrejningshastighed på op til 3000 omdrejning med mulighed for at give fuldt moment helt ned til 150 omdrejninger, dette gør det muligt at lave gearmotorer der har et meget stort span.

Billede: Elmotorens svar på LED pæren. Det perfekte kompromis, virkningsgrad tæt på en servomotor, baseret på samme platform som almindelige elmotorer. (billede af Rotor på en IPMSM motor)