Allgemeines Forschungsberichte

Elektroantriebe mit extremer Drehmomentichte

FVA 800 I | IGF-Nr. 19578-N

Machbarkeit einer Permanentmagnet-Synchronmotor mit Zahnspulenwicklung und direkter Flüssigkeitskühlung

Drehmomentdichte

Die Machbarkeit einer Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM) mit Zahnspulenwicklung und direkter Flüssigkeitskühlung der einzelnen Leiter sowie die daraus resultierende Steigerung der Drehmomentdichte wurden in dem Projekt anhand eines Funktionsmusters gezeigt. Sowohl allgemeine Gestaltungsrichtlinien als auch Rechenvorschriften für die elektromagnetische Dimensionierung solch neuartiger Maschinentypen sind Ergebnisse dieses Forschungsprojekt. Ebenso ist die beispielhafte und einfache Gestaltung des Kühlsystems ein Ergebnis dieses Forschungsprojekt. Durch die Kombination der Ergebnisse aus Elektromagnetik und Thermik ist es insbesondere auch für KMUs möglich, PMSM mit Zahnspulenwicklungen und direkt flüssigkeitsgekühlten Leitern zu dimensionieren und zu fertigen.

Die erzielten Steigerungen in der Drehmomentdichte und der Vergleich zu hydraulischen Systemen zeigen, dass eine Substitution von Hydraulikmotoren möglich ist und somit neue Anwendungsgebiete für elektrische Maschinen erschlossen werden können. Zudem ist noch nicht abzusehen, welche weiteren Einsatzmöglichkeiten sich für elektrische Maschinen mit diesen Drehmomentdichten ergeben können. Hinzu kommt, dass das einfache, aber im Vergleich zu herkömmlichen Kühlmethoden deutlich effizientere Kühlverfahren der direkten Leiterkühlung für eine niedrigere Betriebstemperatur bei vielen hoch-ausgenutzten elektrischen Maschinen sorgen kann und somit Steigerungen in den Systemwirkungsgraden möglich werden. Die Kombination aus hoher Drehmomentdichte und hohem Wirkungsgrad macht die Ergebnisse vor allem auch interessant für Anwendungen im Bereich der Luftfahrt, wo die Einsparung von Gewicht eine große Rolle spielt.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 19578-N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.