Magnax’ Axiale Flux motor/generator (+video)

Onderzoek & Wetenschap 18/09/2017 8:53:45

De Gentse startup Magnax pakt uit met de volgende generatie elektrische generatoren en motoren. “Onze direct drive axiale flux machine loopt”, zegt oprichter en CTO van Magnax, Peter Leijnen.

Lees hieronder verder   
Verwant

Cebeo verwerft Industrial Automation Distributor certificaat

Betere bedrijfsvoering door industriële automatisering

ifm kiest voor digitale alternatieven

Kübler sensoren met een SAE J1939 interface voor mobiele automatisering

Eindassemblagelijn Duitse autobouwer geoptimaliseerd

Sophie Borgne verkozen tot Engineer Powerwoman 2020

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Mastercourse: The industrial relevance of advanced AI/ML methods

Sirris, MRC Gent - Zwijnaarde

donderdag 24 september 2020

Postgraduaat Smart Logistics

Brugge, Gent, Kortrijk

van 25/09/2020 tot 28/03/2021

Oppervlaktebehandelingen voor kunststoffen

Kortrijk / Online

van 28/09/2020 tot 26/10/2020

The eye of the machine

B&R Webinar

dinsdag 29 september 2020

Grondmechanica (gevorderden)

Het Ingenieurshuis - Antwerpen

van 30/09/2020 tot 8/12/2020

Houten constructies: ontwikkelingen en rekeninzichten

Live webinar

donderdag 1 oktober 2020

Keuze van de redactie

(22/9) 10 actiepunten boosten innovatie- en groeipotentieel biotechsector

(21/9) Agoria Solar Team wint Europese Solar Challenge 2020

(17/9) Eye-Robot wint de Belgische James Dyson Award 2020

(15/9) Noors bedrijf investeert 150 miljoen euro in Haven Oostende

(10/9) Soprema’s nieuwe productievestiging creëert lokale arbeidsplaatsen

(9/9) Bliksemsnelle 3D-bioprinter voor ziektemodellen

>> Meer blikvangers

ENGINEEERING.BE - Zijn prototype synchrone generator van 100 kW haalt vandaag een efficiëntie van 96% maar die wordt na optimalisatie hopelijk naar 98% getrokken. Wereldtop. Maar vooral: de 100 kW Axial Flux-generator van Magnax, is maar 130 mm dik, heeft een diameter van 1630 mm en weegt zo’n 850 kg.

Bij gelijk vermogen en koppel (16,08 kNm) zet een traditionele direct-drive machine , die werkt volgens het principe van radiale flux, minstens 4 ton aan gewicht neer met daarbovenop een vijf tot acht keer grotere aslengte. Een klassieke combinatie van een inductiemotor en schakelkast haalt slechts een efficiëntie van 80 tot 88%, weegt ook twee à drie ton en heeft een aslengte van 150 cm. De gepatenteerd technologie is ‘schaalbaar’ en kan naar toepassingen van 20 MW opgeschaald worden.

UGent -de afdeling Energietechniek- stak zes jaar onderzoek in de axial-flux technologie en Magnax deed er nadien twee jaar prototyping bovenop. Daaruit bouwde UGent een ‘klein’ prototype van 5 kW. Het opschalen naar een prototype van vol formaat bleek echter een serieuze uitdaging. Peter Leijnen sleutelde aan die uitdagingen (het positioneren van de magneetkernen, het koelen, de maakbaarheid van de generator,…) en tekende vervolgens een prototype dat onmiddellijk de schaal heeft van een kleine windturbine (100 kW) om daarin ook getest te worden.

“We gaan het nu in een heuse windturbine uittesten. Ondertussen denken we al aan opschalen naar een 1 MW-machine met een diameter van 3 à 4 meter. Die zal dan wel drie keer lichter zijn dan de de direct-drive generator die we vandaag in windturbines terugvinden. We hebben bijvoorbeeld berekend dat we voor een windturbine van 3MW het gewicht van de generator met deze technologie kunnen terugbrengen van 75 ton naar 25 ton”, zegt Daan Moreels, mede-oprichter van Magnax, luchtvaartingenieur en entrepreneur. “Dat betekent tegelijk dat de hele constructie een pak lichter kan inclusief de verankering in de grond.”

De Magnax-generator heeft een onafhankelijk lagersysteem. Voor toepassingen die enkel koppel vergen kan de interne lager van de generator gebruikt worden. De grote holle schacht biedt echter genoeg ruimte om er een (tweede) draagsysteem in te bouwen dat volledig onafhankelijk en vrij van het interne lager van de machine zelf loopt. In de holle as van de generator kan bijvoorbeeld ook een remsysteem ingebouwd worden. Zo kan men het dragend systeem kiezen dat bij de toepassing past. Kleine afwijkingen van het dragend systeem hebben geen impact op de luchtspleet van 1 mm.

De lichtere vormfactor opent nieuwe designmogelijkheden. De generator hoeft niet meer rechtstreeks verbonden te zijn met de blades. De wieken kunnen opgehangen worden aan een afzonderlijk ondersteuningssysteem waardoor de trillingen van de blades niet afgeleid worden op de as van de generator. Er komt dus geen torsie op de as meer. Wat op zijn beurt niet alleen de noodzaak voor onderhoud vrijwel zou uitsluiten maar ook de levensverwachting van de machine drastisch optrekt.

De nieuwe ‘direct-drive’ technologie van Magnax is breed inzetbaar. Naast windturbines ziet men met een motor die drie keer lichter is ook mogelijkheden voor elektrische voertuigen en helicopters die veel koppel vereisen aan lagere snelheden. Mogelijkheden ook voor ruimere energietoepassingen, zoals hydro-energie, bij liften- en bruggenbouwers en allerlei winch/lier-toepassingen. “Daar zouden we de klassieke inductiemotor met schakelkast kunnen vervangen en de motor in de lier zelf inbouwen. Alles kan dan compacter gebouwd worden.”

“Een machine met axiale flux technologie vergt veel minder magneetmateriaal omdat de fluxdensiteit groter is”, licht Moreels toe. Met andere woorden, de machine is niet alleen lichter maar vergt ook minder magneetmateriaal waardoor de hele machine goedkoper wordt. Met deze design rekent ontwerper Peter Leijnen op een levensverwachting van 20 jaar plus en garandeert hij dat er die hele periode geen maintenance nodig zal zijn. Zelfs geen smering. “Het systeem heeft wel die eigen ene rollager -een tonlager- waarrond een zelfsmerende oplossing uitgewerkt is die het probleem voor de hele levensduur oplost.” Er zijn al ideeën om het lager compleet smeervrij te maken.

Hoe zal Magnax, die één octrooi binnen heeft maar nog twee aanvragen in voorbereiding heeft, de markt aanpakken? “Onze concurrenten zijn de klassieke inductiemotor met schakelkast en de direct-drive generatoren die vandaag worden ingezet.” Omwille van de vele voordelen van hun axiale flux oplossing vermoeden de jonge ondernemers dat ze hun prijs niet veel lager hoeven te zetten dan de oplossingen die vandaag beschikbaar zijn. Zullen ze hun technologie via licenties uitgeven of kiezen ze ervoor om zelf in de productie te vliegen? “Een axiale machine is iets helemaal anders wanneer het op produceren aankomt”, aldus Moreels. Leijnen, die zich al over de maakbaarheid van de generator boog, zorgde ervoor dat de productie vrijwel helemaal gerobotiseerd kan worden. Het kan dus verschillende kanten op… Sommige grote spelers in de windindustrie lieten alvast horen dat zij het niet kunnen hebben zo’n belangrijk onderdeel niet in eigen handen te hebben. “Onze technologie laten opkopen is echter niet aan de orde.” << (Luc De Smet) (foto: Magnax)

ACHTERGROND
Oprichter en CTO van Magnax, Peter Leijnen, is ingenieur elektromechanica. In 2006 vestigde hij zich als zelfstandig ingenieur, onder de naam ‘Leijnen Engineering’ in Deinze. Daarvoor deed hij meer dan tien jaar ervaring op in engineering- en O&O-functies bij verschillende bedrijven. Hij richtte Magnax bvba op in de lente van 2015 met de focus op windturbines.

Het begon allemaal toen Leijnen op zoek was naar een lichte direct-drive generator voor een kantelbare windturbine. Maar hij vond die niet op de markt. Een machine met een tandwielkast was uitgesloten door formaat en onderhoudsvereisten. Evenmin bleek er iets bij radiale flux direct-drive generatoren te vinden dat licht genoeg was. Hij begin dan maar zelf aan een axiale flux machine te sleutelen. Toevallig was een team aan de Ugent daar ook al een hele tijd mee bezig. Leijnen kon hulp gebruiken met de flux berekeningen (terminal voltage, iron losses, eddy current losses, torque ripple, cogging torque, etc.) en de UGent miste iemand die hands-on de conversie naar een full-format prototype kon realiseren. Beiden vonden elkaar.

Officieel is Magnax geen spin-off van de universiteit maar nam het als aparte vennootschap wel de technologie binnen via een ‘technologietransfer” formule. Er blijft een intensieve samenwerking -partnership- met de universiteit en met name met Hendrik Vansompel en Peter Sergeant. Het eerste patent was gedeeld tussen Leijnen Engineering en UGent, maar dat is ondertussen getransfereerd naar Magnax en UGent.

Het enige prototype van de direct drive axiale flux machine wordt momenteel op de testbank van Lemcko (UGent) getest en wordt binnenkort ingebouwd in een nieuw type windturbine. Jo Versavel (CEO) -ex-Devlonics, ex-Traficon, Araani, business angel en aandeelhouder bij windturbinebouwer Xant- houdt ondertussen eveneens aandelen in Magnax. <<


Video:

Reageren
Abonneer op onze nieuwsbrief

Mis ook dit niet...

UGent stapt mee in Siemens Industry Academy

De academie, die vorig jaar ontstond om ingenieursopleidingen en grote industriële spelers in Vlaanderen dichter bij elkaar te brengen, gaat nu ook een partnerschap aan met de UGent.

Eye-Robot wint de Belgische James Dyson Award 2020

De Eye-Robot is een robotapparaat waarmee chirurgen baanbrekende nieuwe oogprocedures uit kunnen voeren voor vormen van blindheid, die momenteel nog ongeneesbaar zijn.

Laatste verbindingsstuk ALEGrO-project gerealiseerd

Verschillende Waalse ministers waren aanwezig in het conversiestation van Lixhe (Luik) om de laatste werken bij te wonen. ALEGrO is de eerste elektrische interconnectie tussen België en Duitsland.

Biologisch oplosmiddel verlaagt energieverbruik

De Nederlandse UTwente ontwikkelt biologische oplosmiddelen voor industriële scheidings­processen, wat een grote energiebesparing oplevert in vergelijking met de huidige industrie­standaarden.

Stad Brugge en imec gaan ‘urban digital twin’ ontwikkelen

Stad Brugge en onderzoekscentrum imec gaan een digitale 3D-replica van de stad ontwikkelen die zal toelaten om de impact van maatregelen (rond luchtkwaliteit en verkeerstromen) te simuleren.

AI-start-up The Grain haalt Vlaio innovatiesubsidie binnen

Om de gepauzeerde opdrachten van klanten door de corona-crisis te vervangen, legde het bedrijf zich volledig toe op R&D. Twee proof of concepts zijn klaar om eind 2020 in de markt te testen.

Noors bedrijf investeert 150 miljoen euro in Haven Oostende

Het gaat om de vestiging van de grootste Atlantische zalmkwekerij in Europa, met een aquaponic systeem waarbij visafval wordt hergebruikt als biogas.

Fotonische chips geboost met nieuwe lichtversterker

De piepkleine versterker van UTwente pept de lichtsignalen van fotonische chips op en geeft ze zo een boost, zodat bijvoorbeeld detectoren voor tumormarkers of virussen gevoeliger worden.

Slimme batterijmodules tot 100 kW bij Schneider Electric

Schneider Electric breidt de Galaxy VS 3-phase Uninterruptible Power Supply (UPS) uit met slimme interne batterijmodules van 10 tot 100 kW. De Galaxy VS met interne batterijen is hiermee de UPS met de hoogste dichtheid. Dit maakt de unit perfect geschikt voor de unieke vereisten van edge computing en kritieke infrastructuren.

Partners