Spindrives langjähriger Innovationspartner: Technische Universität Lappeenranta (LUT Universität)
Die LUT-Universität in Lappeenranta, Finnland, zeichnet sich durch ihre akademische Kompetenz und Forschungsexpertise in den Bereichen Ingenieurwissenschaften und Technologie aus. Sie ist bekannt für ihre Spezialisierung auf regenerative Technologien, sauberes Wasser und nachhaltige Energielösungen sowie für ihr Engagement im Kampf gegen den Klimawandel. In Sachen Innovation und Umweltschutz steht die LUT Universität an vorderster Front.
Die LUT-Universität war einer der Wegbereiter in der High-Speed-Technologie und begann bereits in den frühen 80er Jahren mit der High-Speed-Forschung. Das Thema erinnert an einen Thriller des berühmten finnischen Autors Ilkka Remes, in dem der Kalte Krieg und die MIR-U-Boote eine zentrale Rolle spielen. Mit Beginn der 80er Jahre wurden die von der Universität erzielten Forschungsergebnisse auf unterschiedliche Weise ausgegliedert, einschließlich des Technologietransfers kommerzieller Innovationen und der Gründung von Spin-off-Unternehmen im Rahmen der Universität.
Lappeenranta Campus der LUT University
„Die LUT-Universität fördert die Modernisierung der industriellen Produktion durch Digitalisierung, Kreislaufwirtschaft, innovative Materialien und optimierte Prozesse. Unseren Studierenden bieten wir ein hervorragendes Forschungsumfeld und helfen ihnen, ihre Träume zu verwirklichen. Wir sind überzeugt, dass unsere Forschung nicht nur von wissenschaftlichem Wert ist, sondern auch das kommerzielle Potenzial hat, viele industrielle Herausforderungen zu adressieren. Die Forschung rund um das Thema High-Speed-Maschinen hat in den letzten vier Jahrzehnten zu Dutzenden von Forschungsprojekten und kommerziellen Innovationen geführt“, sagt Associate Professor Janne Nerg von der LUT University.
Die Gründung von SpinDrive
Der Grundstein für die Gründung von SpinDrive wurde an der LUT Universität gelegt. Die Firmengründer von SpinDrive erkannten einen entscheidenden Handlungsbedarf in der Industrie und beschlossen, gemeinsam in diesem Bereich etwas zu bewirken. Sie haben aus erster Hand miterlebt, vor welchen Herausforderungen die Erstausrüster (OEMs) bei der Bereitstellung adäquater und wirtschaftlich sinnvoller Lösungen für aktive Magnetlager stehen.
Angespornt von der Motivation, CO2-Emissionen zu reduzieren und die Energieeffizienz in industriellen Prozessen zu verbessern, ist SpinDrive entstanden. Mit der klaren Zielsetzung, leicht zugängliche und erschwingliche Lösungen für aktive Magnetlager anzubieten, haben sich unsere Gründer auf den Weg gemacht, die Branchenlandschaft zu verändern. So entstand SpinDrive, getragen von Innovation, Leidenschaft und dem Bestreben, die dringenden Herausforderungen unserer Zeit zu bewältigen.
Das SpinDrive Gründungsteam
Vorreiter für die Entwicklung von High-Speed-Maschinen mit breiten Anwendungsfeldern
Durch die langjährige Zusammenarbeit mit der LUT-Universität bewegt sich SpinDrive an der Schnittstelle zwischen Innovation und Forschung im Bereich der High-Speed-Maschinen. Eines der ersten Projekte in der noch jungen Geschichte, als die SpinDrive-Gründer noch an der Universität wirkten, war HERGE, ein mit aktiven Magnetlagern ausgerüsteter Hochtemperatur-Generator. Nachdem die Leistungseffizienz der HERGE-Maschine mit einer Leistung von 1 MW unter Beweis gestellt worden war, wurde klar, dass es sinnvoll erschien, eine noch leistungsfähigere Maschine der nächsten Generation zu entwickeln. So konzentrierte sich das Projekt auf die Entwicklung einer Multi-Megawatt- High-Speed-Maschine, für die SpinDrive als etabliertes Unternehmen die aktiven Magnetlager konzipierte.
Die LUT-Universität begann mit der Ausarbeitung von Maßnahmen zur Standardisierung von High-Speed-Maschinen im Megawattbereich, um eine breite Anwendbarkeit zu erreichen. Mit diesem Ansatz könnte ein und dieselbe Grundeinheit für verschiedene Anwendungen genutzt werden, wobei die verschiedenen Arbeitstools einfach an dieselbe High-Speed-Maschine angekoppelt werden. Auf diese Weise entfällt die Notwendigkeit, das System jedes Mal neu zu konfigurieren, und der Fertigungsablauf wird bereits in den anfänglichen Konstruktionsstadien vereinfacht. Zur Bewältigung der Anforderungen verschiedener Prozesse, ohne dabei den Elektromotor zu überfordern, wurde vorgeschlagen, eigenständige High-Speed-Elektromotoren in Verbindung mit auswechselbaren Arbeitsmitteln zu verwenden. Dabei wurden aktive Magnetlager als Ermöglicher für diesen innovativen Lösungsansatz erkannt.
SpinDrive Mitarbeiter besprechen Kundenprojekte
Im Rahmen dieses Projekts sollte ein Gesamtkonzept entwickelt werden, das die Integration von Motor und Arbeitsmittel ermöglicht. Ein Standard- High-Speed-Motor operiert in einem Aufbau mit zwei radialen und einem axialen aktiven Magnetlager. Darüber hinaus wird das Arbeitsmittel durch ein zusätzliches aktives Magnetlager gestützt, das als drittes radiales Magnetlager oder als zusätzliches Axiallager dienen kann, wenn durch den Prozess hohe Axiallasten auftreten.
Ein wesentlicher Aspekt dieses Projekts war die Einbeziehung aktiver Magnetlager und die Erprobung weiterer technischer Lösungen. Ein zusätzliches Magnetlager erlaubte es, die Regelung der flexiblen Modi des Rotors zu untersuchen. Nach der Auslegung der mechanischen und elektromagnetischen Komponenten wurde die Maschine an der Universität gebaut und montiert.
SpinDrive-Experten installieren MAGMA Controller im Schaltschrank
„ Die Aufgabe von SpinDrive bestand darin, ein zuverlässiges System für den industriellen Einsatz bereitzustellen, speziell eine Magnetlagersteuerung, die eine breite Anwendbarkeit in der Praxis ermöglichen sollte. Wir präsentierten unsere Magnetlagersteuerung MAGMA X800, die den Antrieb der Maschine übernehmen und die gesamte Entwicklung unterstützen konnte. SpinDrive war für die Lieferung des Magma X800 und die Inbetriebnahme der aktiven Magnetlager verantwortlich, um die ambitionierten Projektziele zu erreichen“, sagt Alexander Smirnov, CTO von SpinDrive. „Wir haben einen Regelungsalgorithmus entwickelt, um den Rotor stabil in der Schwebe zu halten, und bis heute wurde das System erfolgreich bis zur gewünschten Nenndrehzahl getestet.“ fügte Alexander hinzu.
Das von der LUT-Universität entworfene “Drei-Magnetlager-System“
Die größte Hürde während des Projekts war die unausgewogene magnetische Anziehungskraft (UMP) des Elektromotors. Die Experten von SpinDrive waren jedoch in der Lage, dieses Problem schnell zu lösen. Voraussetzung für die Lösung der Problematik war die Messung der Maschine bei unterschiedlichen Drehzahlen, um die Wirkung und das Ausmaß der magnetischen Kraft auf die Lager abschätzen zu können. Dank der fundierten Branchenerfahrung und der Leistungsfähigkeit des MAGMA X800 waren die Experten von SpinDrive in der Lage, dieses Problem schnell zu lösen. Schließlich erreichte das System die Nenndrehzahl mit einem robusten und stabilen Controller.
Erreichte Etappenziele
SpinDrive und die LUT Universität haben erfolgreich eine stabile Levitation der Hochgeschwindigkeits-Multi-Megawatt-Maschine mit Hilfe von aktiven Magnetlagern erreicht. Bis zum heutigen Tag wurden die Tests im Leerlauf durchgeführt, d.h. wir haben den Betrieb ohne zusätzliche Lasten getestet, mit denen wir die Prozesslasten nachahmen. Diese Tests zeigen, dass das Regelungssystem wie gewünscht funktioniert und bilden eine solide Grundlage für weitere Tests und Entwicklungen.
„Mit den Ergebnissen, die wir bisher mit der Unterstützung des SpinDrive-Teams erzielt haben, sind wir sehr zufrieden. Die Kommunikation war reibungslos, und das SpinDrive-Team versteht unsere Anforderungen und Erwartungen. Das beiderseitige Verständnis und die engen und freundschaftlichen Beziehungen machen die Arbeit im Vergleich zur Arbeit mit weiter entfernten Partnern viel einfacher“, sagt Janne Nerg.
MAGMA Magnetlagercontroller installiert in der Hochgeschwindigkeits-Multi-Megawatt-Maschine im Hochgeschwindigkeits-Testbunker der LUT Unversität
Übergang zur nächsten Stufe
Im nächsten Schritt des Projekts wird die Maschine unter Last getestet. Zu diesem Zweck wird die Maschine mit einem anderen Motor back-to-back gekoppelt. Da es sich bei der Lastmaschine um einen normalen Elektromotor handelt, der mit mäßigen Drehzahlen läuft, wird die Ziel-Drehzahl der Lastmaschine mit Unterstützung eines Getriebes erreicht. Dies wiederum bedeutet, dass die Lastmaschine und das Getriebe durch herkömmliche Wälzlager gelagert sind. Das System besteht also aus einem mit aktiven Magnetlagern gelagerten High-Speed-Motor, der flexibel mit einem festgelagerten Getriebe und einem Elektromotor gekoppelt ist.
Es gibt noch einige technische Herausforderungen zu bewältigen, die unter anderem mit der Dynamik des Systems, der ungleichmäßigen Wärmeverteilung und den geometrischen Abweichungen aufgrund der Wärmeausdehnung zusammenhängen. „Wir sind zuversichtlich, dass wir alle Herausforderungen während der bevorstehenden Belastungstests meistern können. Wir werden die LUT Universität bei der Realisierung ihrer Projektziele unterstützen. Die Tests werden den Erfolg der Entwicklung einer neuen Hochgeschwindigkeits- Multi-Megawatt-Maschine belegen, die ein breites Spektrum an industriellen Anwendungen abdecken kann.“ schloss Alexander zuversichtlich.
Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte:
Janne Heikkinen, CEO und Co-Gründer
+358 40 0464 823
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