Resultados de ensayos en tiempo real para el nuevo motor supereficiente, con HBM

Investigadores de los institutos japoneses NEDO y MagHEM trabajan en un motor supereficiente con un 40% (*) menos de pérdidas de energía. Utilizan el sistema de ensayos eDrive de HBM en los ensayos de eficiencia del motor, vitales para continuar su desarrollo. Y lo hacen por muy buenas razones.

El NEDO (siglas de New Energy and Industrial Technology Development Organization) es uno de los organismos públicos de investigación más importantes del mundo dedicado al desarrollo de nuevas energías. En un proyecto reciente, varios investigadores de NEDO han colaborado con la organización MagHEM (que se dedica a desarrollar materiales magnéticos innovadores) en un “supermotor” que emplea nuevos materiales magnéticos para reducir las pérdidas de energía e incrementar la densidad de potencia en un 40% en comparación con los motores eléctricos convencionales.

Los campos de aplicación para un motor de semejante eficiencia son enormes: desde electrodomésticos hasta maquinaria industrial, pasando por automóviles, solo por citar algunas.

Problema

Los investigadores de NEDO y MagHEM (Japón) están desarrollando un motor magnético con un 40% menos de pérdidas de energía. Los sistemas anteriores empleados en ensayos de eficiencia no eran capaces de proporcionar datos sincronizados en tiempo real, una condición previa esencial para continuar desarrollando el motor.

Solución

Con el sistema de ensayos eDrive de HBM, que incluye el analizador de potencia GEN7tA dinámico, los valores medidos y los cálculos se encuentran disponibles en cuestión de segundos.


Resultado

Ya se ha completado la primera fase de desarrollo del motor, gracias en parte a unos resultados de medición relevantes. Ahora está empezando la fase 2, en la que se espera miniaturizar el motor.

Un 40% menos de pérdidas de energía: el motor supereficiente japonés de NEDO se prueba con equipos Genesis HighSpeed de HBM

El banco de ensayos de NEDO/MagHEM para el nuevo motor de eficiencia ultraalta, con cojinetes magnéticos, incorpora el sistema de pruebas eDrive de HBM (incluido el analizador de potencia GEN7tA altamente dinámico) para las mediciones de eficiencia eléctrica. Con los sistemas convencionales, la medición sincronizada resulta muy difícil porque, dependiendo de los parámetros de medida, se utiliza un transductor de par, una dinamo tacométrica y múltiples aparatos de medida. Con la introducción del sistema GEN7tA de eDrive se pueden sincronizar las lecturas de todos los parámetros medidos y la medición resulta sustancialmente más fácil. Adicionalmente, los cálculos en tiempo real permiten observar simultáneamente formas de onda medidas (como el flujo magnético y formas de onda de par) y compararlas con formas de onda calculadas (como la separación de las pérdidas en el hierro). De este modo, la eficiencia de los ensayos mejora sensiblemente.

Como la separación de las pérdidas en el hierro requiere datos en el rango de la frecuencia de conmutación del inversor, se necesita un muestreo de alta velocidad. Sin embargo, con las dinamos tacométricas convencionales, este muestreo resulta relativamente lento. Tampoco permiten capturar este fenómeno en la banda de velocidades relativamente altas, necesarias para investigar problemas relacionados con la ondulación del par o la frecuencia de conmutación. El sistema eDrive de HBM es el único capaz de medir señales de tensión y corriente con un muestreo de alta velocidad de 2 MS/s, proporcionando además cálculos de las medidas de potencia cada 1/2 ciclo. Sin embargo, como la velocidad de rotación máxima del motor es de 20.000 rpm y la frecuencia de conmutación es de 20 kHz, se necesitan mediciones de alta velocidad adicionales para medir componentes de alta frecuencia.

Con una dinamo tacométrica convencional solo se pueden hacer análisis basados en resultados de cálculo promediados. En cambio, el sistema eDrive de HBM mejora notablemente la velocidad y la exactitud del análisis, porque procesa todos los datos en bruto (es decir, los datos instantáneos) a alta velocidad.  Con una tarjeta de entrada Genesis HighSpeed de 1000 V se pueden medir altas tensiones de 600 V directamente. Además, resulta más cómodo: no es necesario cambiar entre la representación temporal y el gráfico FFT, con lo que los investigadores pueden verificar los resultados desde una misma pantalla.

 

(*) Ahora, los investigadores de NEDO/MagHEM están trabajando en el desarrollo de nuevos imanes de altas prestaciones, en línea con los resultados del desarrollo de materiales magnéticos blancos y la tecnología de evaluación del motor de la primera fase. El objetivo es reducir las pérdidas de energía e incrementar la densidad de potencia en un 40% en comparación con los motores eléctricos convencionales. Los objetivos específicos de desarrollo para cada uno de los capítulos de I+D se adaptarán al plan de investigación y desarrollo.

NEDO

El NEDO (siglas de New Energy and Industrial Technology Development Organization) es un organismo japonés que combina esfuerzos de investigación de la industria, el gobierno y el mundo académico. Capitaliza el trabajo de redes internacionales de investigación y tiene el compromiso de contribuir a resolver los problemas globales de energía y medio ambiente, además de potenciar la competitividad industrial de Japón.

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