Leader innovant en matière de moteurs électriques avec banc d'essai hautement performant

Schabmüller GmbH est le leader du marché pour ce qui est de la production de moteurs électriques pour machines mobiles. En collaboration avec HBM, Schabmüller a développé un nouveau concept de banc d'essai pour un nouveau type de transmission. Il associe les avantages d'un équipement de test et de mesure précis à ceux d'un banc d'essai pratique. Ce concept facilite l'intégration des capteurs dans le système de mesure et le contrôle des tests basés sur les données acquises. Grâce à la base de données de formules (qui fournit également des formules pour le calcul DSP en temps réel) le concepteur de moteur peut rapidement et facilement créer des calculs individuels - pour des mesures et des tests personnalisables.

Les machines électriques sont les moteurs d'aujourd'hui et de demain. Alors que l'industrie automobile peine encore à faire la transition, les machines électriques sont aujourd'hui la norme dans les véhicules - tels que les chariots élévateurs- depuis plus de 50 ans. Par ailleurs, les exigences de performance et d'efficacité du moteur ne cessent d'augmenter. Par conséquent, les fabricants de moteurs électriques travaillent en permanence pour développer de nouveaux produits. En même temps, de nouveaux concepts de banc d'essai sont requis pour tester ces nouveaux moteurs avec la précision requise. Le défi consiste à obtenir des résultats fiables tout en contrôlant avec précision les processus de test. Schabmüller GmbH, le plus grand fabricant indépendant de moteurs électriques au monde pour les véhicules à batterie, applique également ces exigences à ses propres équipements de test. Avec HBM, le fabricant de moteurs électriques a développé un concept de banc d'essai qui permet d'acquérir et d'évaluer des données mesurées conformément à ces exigences.

Schabmüller conçoit des transmissions électriques pour les chariots élévateurs à fourche, les camions hybrides et les autobus, ainsi que pour la construction et les machines agricoles. Les développeurs de Schabmüller s'appuient sur la large gamme de technologies de mesure HBM pour développer leur nouveau banc d'essai à moteur synchrone. Schabmüller utilise notamment le système d'acquisition de données Genesis HighSpeed et le logiciel Perception. Un logiciel d’IHM construit en utilisant l'environnement de développement du "LabVIEW" * de National Instruments   est déployé pour automatiser et contrôler le banc d'essai. "Le système de mesure Genesis HighSpeed est exceptionnellement facile à utiliser, tous les processus se déroulent en parallèle et en temps réel. Cela rend les processus de développement de notre logiciel de banc d'essai beaucoup plus faciles et moins complexes », explique le Dr Martin Hafner, responsable du développement technologique pour les machines synchrones à aimants permanents chez Schabmüller. « Les frais de personnel sont nettement inférieurs avec Genesis HighSpeed par rapport à un système de mesure basé uniquement sur les composants de National Instruments. »

Problématique initiale de Schabmüller GmbH

Schabmüller GmbH développe des moteurs électriques pour une large gamme de machines mobiles et a besoin d'un banc d'essai précis pour une nouvelle génération de moteurs synchrones. Le système de mesure du banc d'essai doit fournir des données fiables, permettre une intégration rapide et être facile à utiliser.

 

Solution proposée par HBM

Schabmüller utilise une combinaison du système d'acquisition de données Genesis HighSpeed de HBM avec le logiciel Perception, qui traite rapidement et de manière fiable de grandes quantités de données. À l'aide d'une interface librement programmable, Perception échange des données mesurées avec le logiciel LabView, qui contrôle les composants individuels du banc d'essai et les processus de test automatisés.

 

Résultat

Grâce à la base de données de capteurs Perception, une large gamme de capteurs différents peut être intégrée dans le système de mesure simplement en Plug-and-Play. Genesis HighSpeed acquiert de manière fiable les données mesurées, calcule les résultats de mesure en temps réel et les rend disponibles pour le contrôle sur banc d'essai. Les formules de calcul définies par l'utilisateur peuvent être créées sans aucune connaissance en programmation et peuvent également être appliquées aux valeurs mesurées en temps réel et aux données sauvegardées en post-traitement. Cela se traduit par des processus de test plus efficaces et des frais de personnel moins élevés.

Un concept de banc d'essai moderne pour les moteurs électriques innovants

En tant que moteur de l'innovation dans l'industrie, Schabmüller propose également à ses clients des moteurs électriques synchrones à aimants permanents. Ce nouveau type de transmission, sans aucune modification du concept de refroidissement, produit autant de puissance que des moteurs asynchrones comparables tout en nécessitant beaucoup moins d'espace. L'optimisation ou la révision du concept de refroidissement permet d'augmenter de façon disproportionnée cet effet. Pour ce faire, les moteurs synchrones doivent répondre à des exigences élevées, être puissants et écoénergétiques, et avoir une efficacité de conversion énergétique élevée pour utiliser de manière optimale l'énergie fournie. Pour garantir des tests précis sur les nouvelles commandes électriques, Schabmüller a travaillé avec des experts HBM pour optimiser la totalité de la chaîne de mesure du banc d'essai.

"Nous avons choisi la combinaison des logiciels Genesis HighSpeed et Perception, ainsi que l'environnement de développement LabVIEW car Perception et LabVIEW sont très faciles à connecter à une interface"

selon Stefan Lauck, ingénieur de développement chez Schabmüller. «Grâce à la base de données de capteurs Perception, nous pouvons également intégrer assez facilement une large gamme de capteurs différents pour le courant, la tension et le couple dans le système de mesure, simplement en plug-and-play, comme l'insertion d'un périphérique USB dans un ordinateur. L'intégration de capteurs de vibrations dans l'équipement de mesure électrique est possible sans problème. Cela nous permet d'économiser du temps et des ressources dans la mise en place du banc d'essai."

Le banc d'essai Schabmüller est utilisé pour diverses tâches de mesure afin de déterminer de manière fiable l'efficacité de conversion de puissance et d'énergie à court terme ou continue des machines synchrones, ou d'identifier leur durée de vie et la fiabilité des composants. Les experts Schabmüller mesurent la vitesse de rotation et le couple, génèrent des cartes d'efficacité et, sur la base de ces données mesurées, déterminent les inductions longitudinales et transversales. De plus, Schabmüller met en œuvre des expériences de durée de vie sous contrainte mécanique maximale. Les expériences thermiques à long terme déterminent également comment divers régimes de chargement à long terme et à intervalles affectent la fonction motrice. «Les moteurs électriques doivent avoir une durée de vie d'au moins 50 000 heures», explique Stefan Lauck.

Un système optimal pour des tests en temps réel extrêmement rapides

Pour déterminer de manière sûre et fiable toutes les données mesurées, les composants individuels du banc d'essai doivent fonctionner parfaitement bien ensemble. Les capteurs acquièrent des signaux de mesure tels que le courant, la tension, la température et le couple et les transmettent au système d'acquisition de données. Le système d'acquisition de données Genesis HighSpeed GEN7tA est utilisé sur le banc d'essai Schabmüller avec les cartes d'acquisition GN610B. Les DSP, processeurs de signaux numériques sur les cartes, traitent les données mesurées et calculent les résultats initiaux en temps réel. Les résultats de mesure calculés sont transmis à LabVIEW pour analyse - jusqu'à 1000 fois par seconde grâce à la connexion EtherCAT. En parallèle, le logiciel Perception de HBM enregistre également toutes les données brutes acquises. "Les données mesurées et les résultats de calcul en temps réel sont acquis et transmis simultanément et avec le même horodatage. C'est un énorme avantage pour l'analyse », souligne Stefan Lauck.

"Nous pouvons également créer nos propres formules pour les calculs dans Perception et les enregistrer dans la base de données de formules. Ces formules peuvent être utilisées dans les calculs de post-traitement et en temps réel dans les DSP, sans aucune programmation de l'architecture informatique. "

Perception communique avec le logiciel LabVIEW via une interface logicielle librement programmable. Le logiciel LabVIEW est responsable du contrôle et de l'automatisation des processus du banc d'essai. Basé sur des résultats de calcul en temps réel, il contrôle la charge et les onduleurs des machines d'essai. "Les données mesurées peuvent être traitées pour des valeurs individuelles synchrones au cycle. Ensuite, seuls les résultats de calcul synchrones par cycle qui sont pertinents sont utilisés pour le contrôle et l'automatisation des processus de test. Par exemple, les valeurs RMS du courant et de la tension ou les valeurs de couple », explique Stefan Lauck. "Si besoin, les données brutes sont sauvegardées et nous pouvons également les utiliser pour des analyses post-processus plus approfondies." En plus des valeurs individuelles synchrones au cycle, des données mesurées en continu peuvent également être liées à la base de données de formules Perception et traitées en temps réel. Aucune connaissance en programmation n'est requise pour cela non plus.

Intégration facile du capteur et synchronisation des canaux

«La combinaison de LabVIEW et du logiciel Perception de HBM nous offre de nombreux avantages», explique Stefan Lauck. "Genesis HighSpeed enregistre de façon synchrone les données mesurées des capteurs et permet des fréquences d'échantillonnage allant jusqu'à 2 MS / s et jusqu'à 51 canaux de puissance. Il synchronise automatiquement les fréquences d'échantillonnage des différents canaux et cartes d'entrée. Cela réduit considérablement les frais généraux des utilisateurs. Nous avons également été en mesure d'utiliser au mieux les avantages de LabVIEW, tels que le format de données TDMS, pour sauvegarder rapidement de grandes quantités de données. De plus, cela facilite également l'analyse de données ultérieure en utilisant une large gamme de produits logiciels disponibles. "

Les développeurs de Schabmüller ont reçu un accompagnement personnalisé des experts Perception de HBM, qui ont intégrés le système d'acquisition de données dans le banc d'essai. Selon Stefan Lauck: "Perception est un logiciel efficace qui acquiert des données de manière fiable. Grâce à la formation donnée par HBM, nous sommes rapidement devenus compétents. Et parce que Perception est si facile à travailler, nous sommes en mesure de définir des séquences de mesure pour nos objectifs spécifiques. "

* LabVIEW est une marque de National Instruments.Ni HBM, ni aucun logiciel ou autre produit ou service offert par HBM, ne sont affiliés, approuvés ou parrainés par National Instruments.

Schabmüller GmbH

Schabmüller GmbH est le plus grand fabricant indépendant de moteurs électriques au monde, produisant plus de 300 000 disques par an et réalisant un chiffre d'affaires annuel de plus de 90 millions d'euros. L'entreprise de Berching, en Bavière, est un fournisseur pour les producteurs internationaux de chariots élévateurs, de machines de construction et de machines agricoles, ainsi que pour les autobus et les camions hybrides depuis plus de 50 ans. Pour sa gamme de chariots élévateurs à fourche, Schabmüller produit des moteurs CC, asynchrones et synchrones qui sont utilisés comme transmissions dans les systèmes de propulsion et de direction ou comme moteurs de pompe pour la cartographie des processus de levage dans ces véhicules. L'une des raisons du succès de l'entreprise : Schabmüller ne développe pas de moteurs standard, mais se concentre plutôt sur le développement de moteurs spécifiques au client et sur mesure pour des applications spécifiques.

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