Prediktiv tillförlitlighet och livslängd för isolering i elmotorer

I projektet PRIMA utvecklas nya metoder för att förutsäga livslängd och tillförlitlighet hos elektrisk isolering i avancerade elmotorer. Genom att kombinera experimentella studier, fysikbaserad modellering och digitala tvillingar ska projektet bidra till mer driftsäkra och hållbara elmotorer.

Elektrifieringen av tunga fordon och sjöfart ställer allt högre krav på elmotorers prestanda, driftsäkerhet och livslängd. Moderna, oljekylda elmotorer med så kallade hairpin-lindningar utsätts för höga elektriska och termiska påfrestningar, särskilt vid drift med snabba växelriktare. Detta ökar risken för partiella urladdningar som med tiden kan bryta ned motorernas elektriska isolering och orsaka driftstörningar eller haverier.

I projektet PRIMA utvecklas nya fysikbaserade metoder för att förstå och förutsäga hur elektrisk isolering i avancerade drivmotorer åldras och bryts ned under verkliga driftförhållanden. Ett särskilt fokus ligger på gränsytan mellan ledarnas emaljisolering och impregneringsharts, där elektriska, termiska och mekaniska påfrestningar samverkar och kan initiera nedbrytning.

Genom att kombinera experimentella studier, avancerad materialkarakterisering och fysikbaserad modellering undersöks sambandet mellan partiella urladdningar och förändringar i isoleringsmaterialens egenskaper. En central del är att studera spänningsnivån där partiella urladdningar uppstår, så kallad Partial Discharge Inception Voltage (PDIV), och hur denna påverkas av materialegenskaper, tillverkningsvariationer och driftförhållanden. Resultaten används för att utveckla digitala tvillingar som kan förutsäga isoleringssystemens livslängd.

RISE bidrar med expertis inom högspänningsprovning, diagnostik av partiella urladdningar och materialnedbrytning under realistiska driftförhållanden. Tillsammans med projektets industriella och akademiska partners utvecklas kunskap om hur isoleringsmaterial och tillverkningsprocesser kan optimeras för att öka elmotorernas tillförlitlighet.

Projektets resultat förväntas ge industrin bättre verktyg för materialval, konstruktion, kvalitetssäkring och förebyggande underhåll. Genom att möjliggöra mer tillförlitliga livslängdsbedömningar kan projektet bidra till färre oplanerade driftstopp, lägre livscykelkostnader och mer resurseffektiva elektriska drivsystem för framtidens transporter.