Nyskaping nord for Dovre

  • energi

Det skjer noe i Trondheimsmiljøet, sier professor Robert Nilsen ved Institutt for elkraftteknikk ved Norges teknisk-naturvitenskapelige Universitet (NTNU).

Selskapet SmartMotor AS ble etablert i 1996, og jobber med noe så unorsk som nye elektriske motorløsninger.

Adm. direktør i SmartMotor, Ulf Aakenes, er entusiastisk og sterk i troen på at potensialet innen elektriske maskiner enda ikke er fullt utnyttet.

Effektiv symbiose

I samarbeid med forskningsmiljøet ved NTNU, Institutt for elkraft, har selskapet i en årrekke bygget opp kompetanse innen design av moderne, mindre elektriske maskiner og elektronikk for styring av disse. Med erfaring fra design av en rekke krevende spesialmaskiner, klarer dette totalmiljøet nå å møte hard internasjonal konkurranse, sier Nilsen.

– Vi har koblet nyere og bedre materialteknologi sammen med moderne elektronikk og solid kunnskap om elektromagnetisk design, sier Aakenes, og vi kan tilby innovative elektriske motor- og generatorsystemer med betydelige forbedringer i forhold til eksisterende løsninger.

Permanentmagneter

SmartMotor har spesialisert seg innen Permanent Magnetiserte Synkron Motorer (PM motorer). De benytter permanente magneter i rotoren istedenfor feltviklinger. Slike maskiner har høy energitetthet og høy virkningsgrad, sier Aakenes. – Samtidig blir de som oftest mindre enn tradisjonelle løsninger. Redusert maskinstørrelse kan gi lavere kostnader. Dette er med og bestemmer hvilke markeder denne teknologien egner seg til.

Batteridrevne løsninger, der redusert strømforbruk er viktig, er midt i blinken for oss. Det beste eksempelet er kanskje ROV/AUV applikasjoner. Disse motorene står åpent i vann og tåler trykk ned til 3500 meters dyp. Et overflatefartøy kan ha en leie på flere hundre tusen kroner i døgnet. Da er det viktig at undervannsfartøyet slipper mange turer opp for å bytte batterier. SmartMotor har levert motorer til en av verdens beste aktører i dette markedet.

Pilotproduktet er imidlertid et helt annet: motorer til batteridrevne rullestoler. Vi har konstruert en motor som er formet som et hjul. Så settes dekket utenpå. I dette markedet er det lett å skjønne at virkningsgrad betyr mye, men egenskaper som momenttetthet og lavt støynivå er like viktige. Vi har også klart disse utfordringene, og motoren er praktisk talt lydløs. Derav navnet, Quiet Traction.

Smått og godt

– Men hvordan kan et lite miljø i Trondheim tilby bedre løsninger enn det de store internasjonale produsentene kan?

– Det er vel et spørsmål om kombinasjon av spisskompetanse, entusiasme og nisjesatsing sier Aakenes. – Sammenliknet med de store aktørene, er miljøet vårt lite og effektivt.

Vi kan ta frem et nytt produkt for brøkdelen av den kostnaden de store aktørene bruker, og på brøkdelen av tiden. I dag leter man etter produktforbedringer til stadig lavere pris, og «time to market» har større fokus enn før. Vi arbeider bare med en motorteknologi, den mest effektive, og den kan vi meget godt. Vi kan lage en PM motor med den fasong og de egenskapene du måtte trenge, og du får den i år. De teknologiaksene vi beveger oss videre i, er styring og kraftelektronikk.

Det er svært få 24 eller 48 Volts løsninger på markedet, og vårt selskap har vært nødt til å utvikle også denne teknologien. I dag kan vi tilby en komplett pakke, alt i kompakt teknologi, med svært foredlede produktegenskaper.

Gode styringer

Styringene gir god kontroll over rotasjonen. Vi kan for eksempel kjøre ekstremt høyt moment i starten, etter et forhåndsbestemt mønster, eller når belastningen blir stor, for deretter å opptre som generator når dette er nødvendig.

Vi kan måle temperatur og fasestrømmer inne i motoren og styre eller forrigle etter dette. Blir det for varmt inni, vil programvaren selv kjøre ned ytelsen, videre varsles det på et display hva som skjer, grafisk eller numerisk. Selv om operatør eller øvrige kontrollsystemer forlanger større pådrag, vil motorene selv begrense dersom det går ut over spesifiserte betingelser. På samme vis kan motoren programmeres til bestemte ytelsesmønstre. Det er derfor det heter SmartMotor.

Åpen for forbedringer

Selskapet jobber med flere spennende maskiner som de mener vil åpne for store forbedringer i mange markeder. Blant disse er en liten maskin med meget høy momenttetthet, generatorer med høy virkningsgrad, lineæraktuatorer og mer, men alle er basert på den samme kjerneteknologien.

En av de tyngre satsingene i selskapet er likevel programvaren. Skal du ha servokontroll på en motor, kreves det normalt en sensor som kan fortelle noe om posisjonen. SmartMotor gjør dette ved hjelp av programvare. Det er lett når turtallet er høyt, men vanskelig når du nærmer deg null hastighet.

Styring og nye materialtyper

Forbedret virkningsgrad er i fokus på standard elmotorer. Det som skjer innen kraftelektronikk virker inn på driften av motorene, konstaterer professor Robert Nilsen. – Styringsutstyr og motorer som er tilpasset motorstyring gjør at turtall og frekvens kan varieres etter behov. Det gir optimal drift.

Forbedret materialteknikk gjør at permanentmagnetene blir meget energitette. De er også blitt sterkere og mer robuste mot avmagnetisering. I stedet for å bruke blikk, kan man bruke pulver for å oppnå høy energitetthet. De enkelte partiklene isoleres fra hverandre med et tynt plastovertrekk.

Pulveret presses så sammen til ekstrem tetthet og hensiktsmessig form under meget høyt trykk. De hysteresetapene man hadde før er praktisk talt borte. I en del tilfeller kan motoren konstrueres med høye poltall kombinert med hensiktsmessig frekvensstyring. Driften kan da foregå uten fordyrende gir. Alle disse forbedringene har SmartMotor utnyttet i sine nye maskiner, sier Nilsen.