Hoewel veel aandrijvingen in een niet-stationair gebied actief zijn, bestaat er tot nog toe geen ontwerpmethode om de efficiëntie van der-gelijke dynamische aan-drijvingen te optimaliseren. Het Flanders’ Mechatronics Technology Centre (FMTC) onderzoekt in samenwerking met meerdere onderzoeks-groepen de energetische efficiëntie van elektromechanische aandrijvingen.
De moeilijkheid is dat een dynamische aandrijving een traject van werk-punten doorloopt waarin het mechanisch koppel en toerental variëren. Hierdoor kan het rende-ment aanzienlijk lager liggen dan die voor het nominaal werkpunt van de motor.
De efficiency voor aandrijvingen die in het nominale punt werken, is gemakkelijk te achterhalen omdat de leverancier van de motor het rendement in zijn specificaties dit punt vermeldt. Dat is anders als de motor niet altijd in het nominaal werkpunt actief is wat vaak voorkomt in de praktijk.
Dynamische aandrijving
FMTC kan voortbouwen op resultaten uit vorige projecten waarin software tools werden ontwikkeld op componentniveau voor het ontwerpen van machines waarin de energiestromen geoptimaliseerd worden. Maar in de berekening moet het geheel van elektronica, elektromotor en mechanica worden meegenomen. Na een componentenanalyse moet ook het gehele systeem in het licht van energie-efficiëntie worden onderzocht.
FMTC past hiervoor een methode toe die het mogelijk maakt de rende-menten van verschillende werkpunten visueel voor te stellen. Deze zogenaamde ‘iso-efficiency contouren’ geven nader inzicht in het systeem om vervolgens door ontwerpaanpassingen de aandrijflijn energetisch efficiënter te ontwerpen binnen het opgelegde specificatie voor het systeem.
Aangezien veel bewegingen uit versnellingen en vertragingen bestaan, kan vaak energie worden teruggewonnen. Hierdoor daalt het energieverbruik, terwijl de machine compacter kan worden ontworpen, omdat minder warmte moet worden afgevoerd. Doordachte concepten kunnen dus zowel econo-misch als ecologisch interessant zijn.
Niet alleen elektromechanisch
De onderzoekmethode van FMTC beperkt zich niet tot systemen die uit louter elektromechanische componenten bestaan. Veel hydrostatische aandrijvingen worden door een dieselmotor aangedreven. Hier werpt de methode om energiestromen in kaart te brengen duidelijk zijn vruchten af.
Deze methode is onder meer toegepast op de badmintonrobot die FMTC heeft gerealiseerd (zie video). De energiestromen in de robot zijn goed op te volgen (zie afbeelding boven).
Het volledig artikel vindt u in het april-nummer van Aandrijftechniek.
