Firma Komatsu jest pionierem zastosowania technologii SR (przełączanej reluktancji) w pojazdach do prac ziemnych.

Wprowadziliśmy technologię SR do naszych ładowarek kołowych ponad dwie dekady temu, a dzięki rozwiązaniu do głębokiego magazynowania energii KESS (układ magazynowania energii kinetycznej) przenieśliśmy technologię na kolejny poziom. Hybrydowe napędy o przełączanej reluktancji wychwytują i wykorzystują odzyskaną energię, zmniejszając całkowite zużycia paliwa w urządzeniu nawet o 45 procent. Układ KESS zapewnia większą pojemność do magazynowania odzyskanej energii, uzupełniając moc silnika wykorzystywaną do zwiększenia przyspieszenia maszyny, co zmniejsza efekt opóźnienia turbiny silnika, zdecydowanie poprawia czas cykli i przekłada się na ograniczenie emisji spalin z silnika diesla.

Zasada działania technologii przełączanej reluktancji

Proces wychwytywania odzyskanej energii rozpoczyna się, kiedy generator o przełączanej reluktancji zamienia energię z silnika diesla na energię elektryczną, która zasila silnik elektryczny napędzający koła. Kiedy operator zwalnia pedał przyspieszenia, zapotrzebowanie na olej napędowy znika, ale pęd urządzenia podtrzymuje ruch obrotowy silników elektrycznych. W tym momencie silniki stają się generatorami, zasilając układ KESS energią elektryczną. Kiedy operator ponownie wciśnie pedał przyspieszenia, układ KESS oddaje zgromadzoną energię, a silnik spalinowy jednocześnie zapewnia energię pochodzącą z oleju napędowego. W wyniku tego odpowiednik silnika o mocy 400 KM jest wzmacniany o dodatkowe 550 KM.

Aby było to wykonalne, nasi inżynierowie badali możliwości magazynowania energii przez ultrakondensator oraz możliwość magazynowania w akumulatorach. W porównaniu z innymi układami silnikowymi zapewnienie wysokiej prędkości przez hybrydowy napęd o przełączanej reluktancji sprawiło, że magazynowanie energii kinetycznej w układzie o przełączanej reluktancji stało bardziej wykonalne i korzystne w porównaniu z innymi układami do magazynowania energii. 

Konstrukcja wirnika i stojana oznacza większy moment obrotowy

Konstrukcja hybrydowego napędu SR gwarantuje, że zawsze któraś łopatka wirnika zbliża się do nieruchomych cewek stojana lub się od nich oddala, dzięki czemu możliwe jest uzyskanie wyższego momentu obrotowego.

Najważniejsze cechy wirnika:

  • Mniejsze obciążenia udarowe przekładni i wysoka wartość stosunku momentu obrotowego do inercji oznacza szybszą reakcję
  • Niższa częstotliwość przełączania w porównaniu z układami na prąd przemienny oznacza dłuższą żywotność elementów elektronicznych układu zasilania i izolacji silnika
  • Prosta, wytrzymała konstrukcja oparta na warstwowo ułożonych elementach z powlekanej stali
  • Brak nawojów, prętów wirnika, magnesów i wszelkich innych elementów kontaktowych
  • Praca bez nagrzewania się, ponieważ straty koncentrują się w stojanie

Najważniejsze cechy stojana:

  • Krótkie zawinięcia na końcu umożliwiają osiągnięcie wysokiej wartości stosunku momentu obrotowego do wielkości napędu elektrycznego
  • Niezależnie nawinięte cewki nie mają obszarów zachodzących na siebie
  • Dobre parametry termiczne, ponieważ straty są łatwo rozprowadzane na obwodzie zewnętrznym

Zastosowanie w wielu liniach produktów

Nasza technologia przełączanej reluktancji jest obecnie stosowana w wielu liniach produktów:

  • koparki hybrydowe,
  • powierzchniowe ładowarki kołowe II generacji,
  • ładowarki hybrydowe.

Miliony godzin doświadczenia eksploatacyjnego

Dzięki dekadom doświadczenia, mamy obecnie na świecie ponad 150 powierzchniowych ładowarek kołowych, w których zastosowano układ o przełączanej reluktancji. Oznacza to miliony godzin łącznej pracy i dziesiątki tysięcy godzin pracy poszczególnych podzespołów.

Zdobywając doświadczenie, opracowaliśmy zaawansowane algorytmy sterowania układami o przełączanej reluktancji, aby zoptymalizować skuteczność przenoszenia momentu obrotowego na grunt, kontrolując jednocześnie poślizg kół, aby zminimalizować zużycie ogumienia i znacząco zmniejszyć zużycie paliwa. Wykorzystaliśmy także zdobywaną przez dekady wiedzę w zakresie konstrukcji silników trakcyjnych dla górnictwa, aby mieć pewność, że budowa naszego silnika i generatora jest solidna, niezawodna i daje możliwość długotrwałej eksploatacji w trudnych warunkach górniczych.