Protect electric motors from bearing currents

Hankkeen suomenkielinen nimi: Sähkömoottorien suojaaminen laakerivirroilta

PROTOR-hankkeessa valmistellaan sähkömoottorien laakerivirtaongelmiin liittyvän innovaation kaupallistamista. Idea perustuu LUT-yliopiston sähkömoottoritutkimukseen.

PROTOR on Business Finlandin rahoittamaja Research to Business (R2B)-projekti, jonka toteutuksesta vastaavat LUT-yliopisto sekä LAB-Ammattikorkeakoulu. Projekti on saanut alkunsa LUT-Yliopistoilla tehdyistä tutkimusta, joissa on selvitetty kuinka moottoreita voidaan suojella laakerivirran aiheuttamilta vaurioilta.

Tämän Research to Business projektin tavoitteena on luoda hyvä kaupallistamisstrategia, POC ja viime kädessä luoda hyvä pohja PROTOR-ratkaisun saattamisesta markkinoille. Projektin aikana LABin tehtävänä on arvioita mahdollisia markkinoita ja tutkia millaisia kaupallistamismahdollisuuksia ratkaisulla on. Teknisestä kehityksestä vastaa LUT.

Ongelma

Muutama ajuri, kuten tietoisuus ilmastonmuutoksesta, kasvattaa kokoajan tarvetta luoda kestävämpiä, tehokkaampia ja ekologisempia ratkaisua teollisiin prosesseihin. Näin ollen sähköisistä moottoreista on tullut yleisiä, niiden luomien energia-, kustannus- ja päästösäästöjen vuoksi. Sähköisillä moottoreilla onkin keskeinen rooli niin kuluttajan normaalielämässä, kuin myös teollisuudessa. Sähkömoottoreita löytyy maailmasta jo yli 300 miljoonaa, ja luku kasvaa vuosittain noin 10%.

Laakerivirtaongelma on valitettavan yleinen ongelma, johon ei myöskään vielä ole olemassa standardisoitua ratkaisua. Laakerivirta voi aiheuttaa suorituskykyyn vaikuttavia vaurioita, vähentää moottorin elinikää ja viime kädessä voi rikkoa sen toimintakyvyttömäksi kokonaan. Teollisuudessa tämä voi tarkoittaa tuotannon/toimintojen keskeytymistä, ja aiheuttaa taloudellisia tappioita. Laakerivirta on eri arvioiden mukaan vastuussa 50%-90% kaikista teollisten moottorien suunnittelemattomista alasajoista, ja voi aiheuttaa vuosittain jopa 30 miljoonan euron edestä liiketoimintatappioita.

Avainsanat

Research to Business

Innovaatio

Kaupallistaminen

Toteutusaika

1.7.2022 - 30.4.2024

Projektin tila

Päättynyt

Toteutusalue

Kansallinen

Rahoitus

BF R2B

LABin rooli

Osatoteuttaja

Yksikkö

Liiketoiminta

Painoala

Aineeton arvonluonti

Projektissa tapahtuu

PROTOR Media

PROTOR Blogit

Unleashing the power of connections at the CoilTech Fair 2023

Unveiling Finland’s industrial scene at Alihankinta Subcontracting Fair

PROTOR Julkaisut

K. Vostrov, J. Pyrhönen, J. Ahola and M. Niemelä, "Non-circulating Bearing Currents Mitigation Approach Based on Machine Stator Design Options," 2018 XIII International Conference on Electrical Machines (ICEM), Alexandroupoli, Greece, 2018, pp. 866-872, doi: 10.1109/ICELMACH.2018.8507163.

K. Vostrov, J. Pyrhönen, P. Lindh, M. Niemelä and J. Ahola, "Mitigation of Inverter-Induced Noncirculating Bearing Currents by Introducing Grounded Electrodes into Stator Slot Openings," in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 68, no. 12, pp. 11752-11760, Dec. 2021, doi: 10.1109/TIE.2020.3045695.

K. Vostrov, J. Pyrhönen and J. Ahola, "Extension of slot-opening-embedded electrostatic shields in the region of the end-winding to effectively reduce parasitic capacitive coupling," 2021 IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC), Hartford, CT, USA, 2021, pp. 1-6, doi: 10.1109/IEMDC47953.2021.9449512.

K. Vostrov, J. Pyrhönen, M. Niemelä, P. Lindh and J. Ahola, "On the Application of Extended Grounded Slot Electrodes to Reduce Noncirculating Bearing Currents," in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 70, no. 3, pp. 2286-2295, March 2023, doi: 10.1109/TIE.2022.3172748.

Tavoitteet

Ratkaisu

PROTOR ratkaisu on kaksiosainen, ja kykenee suojaamaan mitä tahansa moottoria laakerivirran aiheuttamilta vahingoilta. Ensimmäinen osa ratkaisua on fyysinen osa, joka asetetaan moottoriin ja ohjaa yhteismuotoisen jännitteen erikoiskiilojen kautta pois laakereita. Toinen osa ratkaisua on ohjelmisto, jolla kyetään seuraamaan kiilojen ja moottorin toimintaa, joiden avulla voidaan varmistaa moottorin paras mahdollinen toimivuus.

Uniikit edut

- Ennakoi, estää ja pitää sähkömoottorit vapaana laakerivirroista

- Helppo asentaa ja käyttää

- Luotettava

- Voidaan asentaa mihin tahansa moottoriin – niin vanhaan kuin uuteen

Kilpailu

Tällä hetkellä markkinoilla ei ole vakiintunutta ratkaisua/standardia laakerivirtojen ongelmien estämiseksi. Kuitenkin, ongelman laajuuden ja sen aiheuttamien kustannusten vuoksi sille on kehitetty useita teknologioita joilla ongelman vakavuutta pyritään lieventämään. Tällaisia ratkaisuja ovat mm. Akselin maadoitusharjat, akselin maadoitusrenkaan ja hybridilaakerit. Työskentelemme parasta aikaa toimiala-analyysin parissa, ja kasvatamme tietoisuutta toimintaympäristöstä projektin edetessä.

Kestävän kehityksen tavoitteet