Geborstelde gelijkstroommotoren voor hogere temperaturen

maxon heeft ervaring met motoren die bij hoge omgevingstemperaturen kunnen werken. De HD-serie (Heavy Duty), bestaande uit borstelloze DC-motoren, is ontwikkeld voor omgevingstemperaturen tot 200 ⁰C en is al meer dan tien jaar op de markt. Tot nu toe waren deze temperaturen uitsluitend voorbehouden aan borstelloze motoren, maar maxon brengt daar nu verandering in met de nieuwe hogetemperatuur DC-motoren met borstels.

Een grote olie- en gasmaatschappij benaderde maxon omdat ze op zoek was naar een geborstelde DC-motor die bij omgevingstemperaturen tot 180 ⁰C kon werken. De multi-imaging-tool, die het bedrijf voor de inspectie van pijpleidingen gebruikt, werd door een geborstelde HT-gelijkstroommotor aangedreven. Toen het bedrijf er echter toe overging nieuwe tools te gebruiken die hogere seismische schokken aankonden, bleek het huidige aandrijfsysteem niet robuust genoeg. Het is dan ook niet verwonderlijk dat het bedrijf niet het hele systeem opnieuw wilde ontwerpen, omdat dit duur en tijdrovend zou zijn. De ingenieurs van maxon ontwikkelden een op maat gemaakt aandrijfsysteem op basis van de standaard DC-motor DCX 22mm met borstels voor de boorgattoepassing.

Een andere magneet

De elementaire onderdelen van de motor, namelijk de wikkeling en de magneet, werden als eerste onder de loep genomen. In tegenstelling tot de HD borstelloze DC-motoren die voor hoge temperaturen samarium-kobaltmagneten (SmCo) gebruiken, kozen de ingenieurs voor een nieuwe neodymiummagneet (NdFeB) met hoge-temperatuurkwaliteit. De reden is de sterkte. Samariumkobaltmagneten die hoge temperaturen aankunnen zijn al enkele jaren verkrijgbaar, maar ze zijn niet zo sterk als neodymiummagneten. Als samarium-kobaltmagneten worden gebruikt, moet de motor wat groter zijn om aan het vereiste koppel te voldoen.

Een andere wikkeling

Hogetemperatuurwikkelingen zijn niets nieuws voor maxon. De configureerbare DCX-motorserie van maxon met standaardwikkeling werkt tot een aanbevolen maximum van 125 graden. Indien de temperatuur boven dit niveau zou stijgen, zou de isolatie in de wikkeling zacht en onstabiel worden en op de magneet kunnen bezwijken. Dus ontwikkelden de ingenieurs van maxon een aangepaste wikkeling en maakten ze enkele prototypes. Toen deze eenmaal waren gevalideerd, was het elektromagnetische circuit compleet.

Een nieuwe bekleding

Een motor is veel meer dan alleen de magneet en de wikkeling, dus zodra een haalbaal ontwerp klaar was, richtten de ingenieurs hun aandacht op de rest van de motor om ervoor te zorgen dat ook alle andere elementen de temperaturen aankonden. De standaard polymeerborstelbekleding moest opnieuw worden ontworpen met een materiaal dat bestand was tegen hoge temperaturen.

De eerste prototypes kwamen tot stand en validatietests volgden in het testlaboratorium van maxon, waar uitgebreide omgevingstests kunnen worden uitgevoerd. De motoren werden in de testkamer verwarmd tot 180 ⁰C en vervolgens in werking gesteld. Daarnaast werd de stabiliteit van de rotor getest bij 180 ⁰C en 200 ⁰C. Toen de maxon ingenieurs er zeker van waren dat de motor in de toepassing zou werken, gaven ze de klant de prototypes om te testen. De tests verliepen zonder problemen en de motoren werden vrijgegeven voor de productie.

Deze DCX22S HT-motoren zijn nu beschikbaar voor een bredere markt.

De DCX22S HT werkt met de overbrengingsserie GPX22 en GPX26, inclusief de zeer efficiënte GPX22UP. Deze kunnen worden voorzien van een smering bij hogere temperaturen zodat ze aan de omgevingstemperatuur van de motor kunnen voldoen. Uw lokale sales engineer van maxon kan u helpen de motor- en overbrengingcombinatie af te stemmen op uw toepassing.

Neem voor meer informatie contact op met Andrew Gibson, maxon sales engineer voor Subsea andrew.gibson@maxongroup.com