SlideShare a Scribd company logo
Permanentmagnetmotorer i tåg




Åsa Sandberg: Projektledare PM utveckling
Innehåll


     Sammanfattning

     Generella principer




                                              © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
     MITRAC PM designprinciper

     Prototyp för tester i Gröna Tåget 2008

     Slutsatser




2
Innehåll


     Sammanfattning

     Generella principer




                                              © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
     MITRAC PM designprinciper

     Prototyp för tester i Gröna Tåget 2008

     Slutsatser




3
MITRAC Permanentmagnetmotor (PM-motor)
Tiden är inne för PM-motorer i traktionsdrifter
    Tågoperatörernas största utmaningar idag är
      Energi
      Effektivitet
      Ekologi




                                                                                                      © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
      Ekonomi


      Permanentmagnetmotorer
      – Ökad verkningsgrad



      BOMBARDIER* MITRAC* PM-motorsystem
      – Kompakt och kompatibelt
        förbättrad optimering på fordonsnivå
      – Förbättrad energieffektivitet
         •   Direkt inverkan av motorns verkningsgrad
         •   Indirekt inverkan av motorns prestandatäthet

      *BOMBARDIER och MITRAC är registrerade varumärken hos Bombardier Inc. eller dess dotterbolag.
4
Innehåll


     Sammanfattning

     Generella principer




                                              © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
     MITRAC PM designprinciper

     Prototyp för tester i Gröna Tåget 2008

     Slutsatser




5
MITRAC Permanentmagnetmotor (PM-motor)
Generella fördelar
    Fördelar med PM-motorteknologi
     Stort moment per volym          Låga förluster
      – Reducerad vikt               – Förenklad motorkylning




                                                                     © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
      – Ökade prestanda              – Ökad verkningsgrad

                    Stort
                    moment
                    / volym
        PM-                     Kompakt
        motor                               Effektivitet
                     Låga
                    förluster                              Ekonomi


                                Energi

                                             Ekologi



6
MITRAC Permanentmagnetmotor
Generella fördelar med PM jämfört med asynkronmotor
    Den grundläggande trefaskonstruktionen är lika
    Permanentmagneter ersätter den kortslutna rotorburen
    – Lägre rotorförluster




                                                                                        © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
      • Förenklad motorkylning
      • Minskad energiförbrukning
                                                            Samma ytterdiameter,
      • Mångpolig design är praktiskt användbar             tunnare statorrygg
                                                             ökad rotordiameter
        • Ökad aktiv volym jämfört med yttre volym
    – Synkronmotor
      • Goda reglerprestanda
      • Enklare att ta bort roterande givare

                                                     Samma yttre längd, kortare härvändar
                                                           ökad plåtlängd alternativt
                                                          fläkt för självventilation


7
Innehåll


     Sammanfattning

     Generella principer




                                              © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
     MITRAC PM designprinciper

     Prototyp för tester I Gröna Tåget 2008

     Slutsatser




8
MITRAC Permanentmagnetmotor
MITRAC designprinciper för PM-system
    Väl avpassat koncept för PM-motor och PM-motorsystem
    – Traktionstillämpningar: höga prestanda i ett stort varvtalsområde
      kombinerat med höga krav på säker och tillförlitlig drift
    – Stor flexibilitet ger god möjlighet till optimering av hela systemet




                                                                                                       © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
    Elektriskt och mekaniskt kompatibel med nuvarande system
    Bygger på erfarenheter från MITRAC asynkronmotorn:
    mycket hög tillförlitlighet under lång tid i många olika drifter




                BOMBARDIER REGINA -                                       MITRAC PM-motor,
                konventionell motor                                       prototyp för test i Regina
         *REGINA är registrerade varumärken hos Bombardier Inc. eller dess dotterbolag.
9
Innehåll


     Sammanfattning

     Generella principer




                                              © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
     MITRAC PM designprinciper

     Prototyp för tester i Gröna Tåget 2008

     Slutsatser




10
MITRAC Permanentmagnetmotor
Prototyp för test i REGINA Gröna Tåget 2008
     Konstruktionen bygger på den konventionella motorn för
     BOMBARDIER* REGINA*
     – Samma vikt och yttre mått
     – Mekaniskt utbytbar




                                                                                           © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
     Trots likheterna: Max dragkraft * för en PM-motor = 2.6 gånger
     dragkraften för en asynkronmotor
     Egenventilerad
     Effekt
     – 302 kW märkeffekt
     – 950 kW definierad max effekt
     – 1046 kW max uppmätt effekt
     Prestandatäthet
     – 1.7 kW / kg (1.9 kW / kg vid max mätt effekt)
     Verkningsgrad
                                                       MITRAC PM-motor monterad i REGINA
     – 96.7% vid märkeffekt, 97.1% vid max effekt      testboggi för Gröna Tåget

11
        *vid 300 km/h
MITRAC Permanentmagnetmotor
Test - REGINA Gröna Tåget vid hastighetsrekord 14 september

     20.0


     18.0


     16.0




                                                                                                       © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
     14.0


     12.0


     10.0
kN




      8.0


      6.0


      4.0


      2.0


      0.0

            0.0               50.0                100.0                150.0   200.0   250.0   300.0
                                                                      km/h


                  Mer rälseffekt med färre motorer
                  Max dragkraft per PM-motor
12
                  Uttagen dragkraft per PM-motor vid hastighetsrekordet
                  Uttagen dragkraft per asynkronmotor vid hastighetsrekordet
MITRAC Permanentmagnetmotor
Test med REGINA Gröna Tåget 2008
     Två MITRAC PM-motorer ersatte fyra asynkronmotorer
     under testperioden juni – september 2008
     – Ökade fordonsprestanda vid hög hastighet




                                                                                  © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
     – Tillförlitlig funktion visad för motor, reglering och skydd




       År, test     Boggi 1       Boggi 2         Boggi 3             Boggi 4
       2008        Asynkron-    Asynkron-       PM-motorer            Odriven
                    motorer      motorer                             motorboggi
       2006-2007   Asynkron-    Asynkron-        Asynkron-           Asynkron-
                    motorer      motorer          motorer             motorer



13
MITRAC Permanentmagnetmotor
Test
                                                                             Labb- och fordonstest bekräftar
                                                                               Tillförlitlig och säker drift
                                                                               Fördelar




                                                                                                                        © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
                                                                               – Prestanda i ett stort arbetsområde
                   Lab test: Power at max and rated torque
                                                                                 • Moment
                                                    max                          • Verkningsgrad
     kW




          1000

          800

          600                                                                  – Reglering
          400                                       rated
          200
                                                                                 • Slip/slide och avbrott i matningen
                          1000     2000     3000      4000    5000 rpm
                                                                                 • Drift med respektive utan resolver
                  Lab test: Efficiency at max torque and rated power           – Elektromagnetiskt ljud
          100,0
     %




           98,0                                     max                        – EMC
           96,0
                                                    rated
           94,0


           92,0


           90,0
                                                                       rpm
                          1000     2000      3000     4000     5000




14
MITRAC Permanentmagnetmotor
Test

     Nytt nordiskt hastighetsrekord: 303 km/h




                                                                                                            © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
                                                                                    I samarbete med SJ AB




      Satt på linjen Skövde – Töreboda 14 September 2008.
15    Max tillåten hastighet I normal drift är för närvarande 200 km/h I Sverige.
Innehåll


     Sammanfattning

     Generella principer




                                              © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
     MITRAC PM designprinciper

     Prototyp för tester i Gröna Tåget 2008

     Slutsatser




16
MITRAC Permanentmagnetmotor
Slutsatser
     BOMBARDIER* MITRAC* PM-motor ger ökade möjligheter att
     möta de största utmaningarna tågoperatörer har idag
     Låga förluster                       Effektiv användning




                                                                       © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved.
                                         av energi
         Kompakt
                                          Effektiv användning
         Flexibel
                                         av fordon och
         Tillåter återanvändning         infrastruktur
        av dagens fordon, drivsystem
                                          Ekonomi
        och motorkonstruktion




                                                 Gröna Tåget provtåg




17

More Related Content

More from Transportforum (VTI)

Abstract session 64 Per Olof Bylund
Abstract session 64 Per Olof BylundAbstract session 64 Per Olof Bylund
Abstract session 64 Per Olof BylundTransportforum (VTI)
 
Session 69 Jana Sochor
Session 69 Jana SochorSession 69 Jana Sochor
Session 69 Jana Sochor
Transportforum (VTI)
 
Session 69 Cees de Wijs
Session 69 Cees de WijsSession 69 Cees de Wijs
Session 69 Cees de Wijs
Transportforum (VTI)
 
Session 69 Bengt Andersson
Session 69 Bengt AnderssonSession 69 Bengt Andersson
Session 69 Bengt Andersson
Transportforum (VTI)
 
Session 68 Sigurdur Erlingsson
Session 68 Sigurdur ErlingssonSession 68 Sigurdur Erlingsson
Session 68 Sigurdur Erlingsson
Transportforum (VTI)
 

More from Transportforum (VTI) (20)

Session 40 simon gripner
Session 40 simon gripnerSession 40 simon gripner
Session 40 simon gripner
 
Abstract session 64 Per Olof Bylund
Abstract session 64 Per Olof BylundAbstract session 64 Per Olof Bylund
Abstract session 64 Per Olof Bylund
 
Session 64 Per Olof Bylund
Session 64 Per Olof BylundSession 64 Per Olof Bylund
Session 64 Per Olof Bylund
 
Session 7 Leif Blomqvist
Session 7 Leif BlomqvistSession 7 Leif Blomqvist
Session 7 Leif Blomqvist
 
Session 7 Leif Blomqvist.ppt
Session 7 Leif Blomqvist.pptSession 7 Leif Blomqvist.ppt
Session 7 Leif Blomqvist.ppt
 
Session 28 Per Tyllgren
Session 28 Per TyllgrenSession 28 Per Tyllgren
Session 28 Per Tyllgren
 
Session 69 Tor Skoglund
Session 69 Tor SkoglundSession 69 Tor Skoglund
Session 69 Tor Skoglund
 
Session 69 Peter von Heidenstam
Session 69 Peter von HeidenstamSession 69 Peter von Heidenstam
Session 69 Peter von Heidenstam
 
Session 69 Marie-Louise Lundgren
Session 69 Marie-Louise LundgrenSession 69 Marie-Louise Lundgren
Session 69 Marie-Louise Lundgren
 
Session 69 Isak Jarlebring
Session 69 Isak JarlebringSession 69 Isak Jarlebring
Session 69 Isak Jarlebring
 
Session 69 Christian Udin
Session 69 Christian UdinSession 69 Christian Udin
Session 69 Christian Udin
 
Session 69 Marika Jenstav
Session 69 Marika JenstavSession 69 Marika Jenstav
Session 69 Marika Jenstav
 
Session 69 Jana Sochor
Session 69 Jana SochorSession 69 Jana Sochor
Session 69 Jana Sochor
 
Session 69 Göran Erskérs
Session 69 Göran ErskérsSession 69 Göran Erskérs
Session 69 Göran Erskérs
 
Session 69 Cees de Wijs
Session 69 Cees de WijsSession 69 Cees de Wijs
Session 69 Cees de Wijs
 
Session 69 Björn Dramsvik
Session 69 Björn DramsvikSession 69 Björn Dramsvik
Session 69 Björn Dramsvik
 
Session 69 Bengt Andersson
Session 69 Bengt AnderssonSession 69 Bengt Andersson
Session 69 Bengt Andersson
 
Session 68 Sigurdur Erlingsson
Session 68 Sigurdur ErlingssonSession 68 Sigurdur Erlingsson
Session 68 Sigurdur Erlingsson
 
Session 68 Klas Hansson
Session 68 Klas HanssonSession 68 Klas Hansson
Session 68 Klas Hansson
 
Session 68 Jonas Ekblad
Session 68 Jonas EkbladSession 68 Jonas Ekblad
Session 68 Jonas Ekblad
 

Session 33 Åsa Sandberg

  • 1. Permanentmagnetmotorer i tåg Åsa Sandberg: Projektledare PM utveckling
  • 2. Innehåll Sammanfattning Generella principer © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. MITRAC PM designprinciper Prototyp för tester i Gröna Tåget 2008 Slutsatser 2
  • 3. Innehåll Sammanfattning Generella principer © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. MITRAC PM designprinciper Prototyp för tester i Gröna Tåget 2008 Slutsatser 3
  • 4. MITRAC Permanentmagnetmotor (PM-motor) Tiden är inne för PM-motorer i traktionsdrifter Tågoperatörernas största utmaningar idag är Energi Effektivitet Ekologi © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. Ekonomi Permanentmagnetmotorer – Ökad verkningsgrad BOMBARDIER* MITRAC* PM-motorsystem – Kompakt och kompatibelt förbättrad optimering på fordonsnivå – Förbättrad energieffektivitet • Direkt inverkan av motorns verkningsgrad • Indirekt inverkan av motorns prestandatäthet *BOMBARDIER och MITRAC är registrerade varumärken hos Bombardier Inc. eller dess dotterbolag. 4
  • 5. Innehåll Sammanfattning Generella principer © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. MITRAC PM designprinciper Prototyp för tester i Gröna Tåget 2008 Slutsatser 5
  • 6. MITRAC Permanentmagnetmotor (PM-motor) Generella fördelar Fördelar med PM-motorteknologi Stort moment per volym Låga förluster – Reducerad vikt – Förenklad motorkylning © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. – Ökade prestanda – Ökad verkningsgrad Stort moment / volym PM- Kompakt motor Effektivitet Låga förluster Ekonomi Energi Ekologi 6
  • 7. MITRAC Permanentmagnetmotor Generella fördelar med PM jämfört med asynkronmotor Den grundläggande trefaskonstruktionen är lika Permanentmagneter ersätter den kortslutna rotorburen – Lägre rotorförluster © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. • Förenklad motorkylning • Minskad energiförbrukning Samma ytterdiameter, • Mångpolig design är praktiskt användbar tunnare statorrygg ökad rotordiameter • Ökad aktiv volym jämfört med yttre volym – Synkronmotor • Goda reglerprestanda • Enklare att ta bort roterande givare Samma yttre längd, kortare härvändar ökad plåtlängd alternativt fläkt för självventilation 7
  • 8. Innehåll Sammanfattning Generella principer © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. MITRAC PM designprinciper Prototyp för tester I Gröna Tåget 2008 Slutsatser 8
  • 9. MITRAC Permanentmagnetmotor MITRAC designprinciper för PM-system Väl avpassat koncept för PM-motor och PM-motorsystem – Traktionstillämpningar: höga prestanda i ett stort varvtalsområde kombinerat med höga krav på säker och tillförlitlig drift – Stor flexibilitet ger god möjlighet till optimering av hela systemet © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. Elektriskt och mekaniskt kompatibel med nuvarande system Bygger på erfarenheter från MITRAC asynkronmotorn: mycket hög tillförlitlighet under lång tid i många olika drifter BOMBARDIER REGINA - MITRAC PM-motor, konventionell motor prototyp för test i Regina *REGINA är registrerade varumärken hos Bombardier Inc. eller dess dotterbolag. 9
  • 10. Innehåll Sammanfattning Generella principer © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. MITRAC PM designprinciper Prototyp för tester i Gröna Tåget 2008 Slutsatser 10
  • 11. MITRAC Permanentmagnetmotor Prototyp för test i REGINA Gröna Tåget 2008 Konstruktionen bygger på den konventionella motorn för BOMBARDIER* REGINA* – Samma vikt och yttre mått – Mekaniskt utbytbar © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. Trots likheterna: Max dragkraft * för en PM-motor = 2.6 gånger dragkraften för en asynkronmotor Egenventilerad Effekt – 302 kW märkeffekt – 950 kW definierad max effekt – 1046 kW max uppmätt effekt Prestandatäthet – 1.7 kW / kg (1.9 kW / kg vid max mätt effekt) Verkningsgrad MITRAC PM-motor monterad i REGINA – 96.7% vid märkeffekt, 97.1% vid max effekt testboggi för Gröna Tåget 11 *vid 300 km/h
  • 12. MITRAC Permanentmagnetmotor Test - REGINA Gröna Tåget vid hastighetsrekord 14 september 20.0 18.0 16.0 © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. 14.0 12.0 10.0 kN 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 km/h Mer rälseffekt med färre motorer Max dragkraft per PM-motor 12 Uttagen dragkraft per PM-motor vid hastighetsrekordet Uttagen dragkraft per asynkronmotor vid hastighetsrekordet
  • 13. MITRAC Permanentmagnetmotor Test med REGINA Gröna Tåget 2008 Två MITRAC PM-motorer ersatte fyra asynkronmotorer under testperioden juni – september 2008 – Ökade fordonsprestanda vid hög hastighet © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. – Tillförlitlig funktion visad för motor, reglering och skydd År, test Boggi 1 Boggi 2 Boggi 3 Boggi 4 2008 Asynkron- Asynkron- PM-motorer Odriven motorer motorer motorboggi 2006-2007 Asynkron- Asynkron- Asynkron- Asynkron- motorer motorer motorer motorer 13
  • 14. MITRAC Permanentmagnetmotor Test Labb- och fordonstest bekräftar Tillförlitlig och säker drift Fördelar © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. – Prestanda i ett stort arbetsområde Lab test: Power at max and rated torque • Moment max • Verkningsgrad kW 1000 800 600 – Reglering 400 rated 200 • Slip/slide och avbrott i matningen 1000 2000 3000 4000 5000 rpm • Drift med respektive utan resolver Lab test: Efficiency at max torque and rated power – Elektromagnetiskt ljud 100,0 % 98,0 max – EMC 96,0 rated 94,0 92,0 90,0 rpm 1000 2000 3000 4000 5000 14
  • 15. MITRAC Permanentmagnetmotor Test Nytt nordiskt hastighetsrekord: 303 km/h © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. I samarbete med SJ AB Satt på linjen Skövde – Töreboda 14 September 2008. 15 Max tillåten hastighet I normal drift är för närvarande 200 km/h I Sverige.
  • 16. Innehåll Sammanfattning Generella principer © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. MITRAC PM designprinciper Prototyp för tester i Gröna Tåget 2008 Slutsatser 16
  • 17. MITRAC Permanentmagnetmotor Slutsatser BOMBARDIER* MITRAC* PM-motor ger ökade möjligheter att möta de största utmaningarna tågoperatörer har idag Låga förluster Effektiv användning © Bombardier Inc. or its subsidiaries. All rights reserved. av energi Kompakt Effektiv användning Flexibel av fordon och Tillåter återanvändning infrastruktur av dagens fordon, drivsystem Ekonomi och motorkonstruktion Gröna Tåget provtåg 17