Sponseret indhold

Revolutionerende motorkontrol baner vej for High Power-aktuator med børsteløs motor

Det er for første gang lykkes at skabe en algoritme, der forhindrer børsteløse motorer i at generere strøm, når de bremser op. Mekaniske bremser og elektriske modstande er dermed helt overflødige, lyder det fra, masterstuderende hos LINAK, Usaid Ikram.

Af TECH RELATIONS for LINAK A/S
Masterstuderende Usaid Ikram (v) og Peter Gravesen(h) fra Linak foran deres fælles kreation, der har løst en central problemstilling om bremser og modstande i motorer. Illustration: LINAK

»Så vidt vi kunne se, var der ingen, der havde gjort det før. Og mange mente, at det var fordi, det ikke kunne lade sig gøre. Så jo, det var bestemt spændende.«

Ordene kommer fra 27-årige Usaid Ikram, der er masterstuderende ved Center for Industriel Elektronik ved SDU i Sønderborg.

Det var her på centeret, at han tilbage i 2021 blev spurgt, om han ville deltage i afprøvningen af en algoritme, der skulle forhindre børsteløse motorer i at generere strøm, når de bremser op.

Arbejdet skulle udføres for LINAK, der på sigt ønsker at udstyre flere af sine aktuatorer med børsteløse motorer. Uden børster - eller kul, som de kaldes på danske - vil de nemlig kunne yde væsentligt mere, og få en meget længere levetid.

Virker som generator

Usaid forklarer, at man på LINAK sagtens kan bygge store aktuatorer, og at de også kan udstyres BLDC-motorer. Udfordringen er bare, at de store motorer virker som generatorer, når de bremser – og at det kan ødelægge strømforsyningen:

»Man skal forestille sig en aktuator, der f.eks. løfter 1200 kg. Den energi, det kræver at udføre løftet, får man jo tilbage, når aktuatoren sænkes ned igen. For ikke at ødelægge strømforsyningen har man traditionelt udstyret motoren med en mekanisk bremse eller med elektriske modstande, så energien omdannes til varme,« siger han og peger på sagens kerne:

»Problemet er bare, at bremser og modstande er dyre løsninger, som også har nogle begrænsninger, når aktuatoren når en vis størrelse. Derfor var LINAK meget interesseret i at finde en smartere måde at bremse på,« lyder det.

En frugtbar kombination

Peter Gravesen, der er Senior Program Manager i R&D Technology hos LINAK, kan bekræfte, at ønsket om at lægge bremser og modstande på hylden, var stort. ´

Det var da også ham, der udviklede teorien bag den oprindelige algoritme, og vendte sig mod Syddansk Universitet for at få den afprøvet i praksis:

»Vi havde både brug for universitetets udstyr og dets ekspertise for at finde ud af, om den rent teoretisk udviklede metode kunne flyve eller ej,« siger han og forklarer, at den nye algoritme kombinerer to forskellige bremsemetoder.

Den ene er såkaldt regenerativ bremsning, hvor motoren styres som en generator, og dermed rent faktisk producerer strøm. Denne strøm lagres normalt i et batteri, hvilket selvsagt ikke er en mulighed i de batteriløse aktuator-applikationer.

Derfor var det nødvendigt at kombinere den regenerative bremsning med kortslutnings-bremsning, som forvandler den inducerede energi til varme i motorens vindinger. Anvendt alene har denne metode dog den ulempe, at man ikke kan styre motorens hastighed, forklarer Peter Gravesen.

Metoden er et stort skridt fremad for Linaks high-power aktuatorer, siger senior program manager fra Linak, Peter Gravesen. Illustration: LINAK

Men de to metoder i en unik kombination, viste sig at være særdeles frugtbar:

»Med en meget præcis styring af det 3-fasede signal til motoren opnår vi en delvis- og kontrollerbar kortslutning. Det betyder, at motoren kan holde en defineret hastighed, men uden at sende elektrisk strøm tilbage i systemet,« siger Peter Gravesen og tilføjer, at man ikke har ændret det mindste på den elektroniske hardware med 6 FET-transistorer og modulering via et PWM-signal:

»Forskellen på vores styring, og en helt almindelig 6-stage styring, er, at vores udnytter de eksisterende komponenter på en helt ny måde. Det er så at sige en mere elegant måde at styre transistorerne på,« lyder det.

Måske første gang

Hverken Peter Gravesen eller Usaid Ikram bryder sig om at bruge alt for store ord om deres resultater. Men går man dem lidt på klingen viser det sig alligevel, at der er tale om et gennembrud. Faktisk et stort et af slagsen:

»Vi er kort sagt lykkes med at opnå nogle styringsmæssige fordele for en helt ny prototype - uden at gå hele vejen til såkaldt vektor kontrol, som kræver flere og fordyrende komponenter. Og der er faktisk noget, der tyder på, at det ikke er gjort før. Vi har i hvert fald gennemsøgt litteraturen og ikke fundet noget, der ligner,« siger Peter Gravesen

Usaids digitale tvilling

Om det reelt er første gang, det er lykkes at styre en BLDC-motor på denne måde, er dog ikke vigtigt for Usaid Ikram. Han er først og fremmest glad for at have deltaget i udviklingsarbejde og for at have lært en masse.

»Jeg kom til Danmark fra Pakistan i 2021 for at læse min master, og med forhåbningen om at komme i dybden med motorer. Og det må jeg sige, at jeg er kommet. Det har virkelig været udfordrende og ekstremt lærerigt,« siger han og nævner Associate-professor ved SDU, Ramkrishan Maheshwari, som en særdeles kompetent forsker og underviser.

»Dertil kommer, at projektet og samarbejdet med LINAK er fortsat som et In-Company Project, hvor jeg to dage om ugen arbejder i virksomheden med at opbygge en digital tvilling af vores prototype. Dermed er jeg også kommet tættere på de LINAK-ingeniører, der arbejder med den fremadrettede udvikling af både hardware og software. Igen har det været helt utroligt lærerigt,« siger han.

Et kæmpe skrift fremad

Spørger man Peter Gravesen har Usaid Ikram da også rigtig meget at være stolt over. Og ikke bare fordi han har været en central del af LINAK-samarbejdet med SDU.

»Det her er jo resultater, som bringer LINAK meget tættere på visionen om at levere endnu kraftigere high power-aktuatorer til bl.a. industri og landbrug – og at kunne gøre det til en fornuftig pris. Så det er et kæmpe skridt fremad, som Usaid og SDU har hjulpet os med at realisere,« slutter Peter Gravesen.