Berührungslose Energieübertragung für fremd- und hybriderregte Traktionsantriebe
Berührungslose Energieübertragung für fremd- und hybriderregte Traktionsantriebe
Forschungsschwerpunkt des Projektes ist die Substitution von Schleifringen in fremderregten Traktionsmotoren durch eine kontaktlose, induktive Energieübertragung.
Elektrisch erregte Antriebe können auf Permanentmagnete aus Seltenen Erden verzichten und dennoch die hohen Anforderungen hinsichtlich Wirkungsgrades und Leistungsdichte von Traktionsantrieben für Fahrzeuge erfüllen. Ihr Nachteil besteht jedoch in der notwendigen Energieübertragung auf den Rotor, welche klassischerweise durch die Verwendung von Schleifringen erfolgt. Diese Systeme nehmen zudem aufgrund der Lebensdauerdimensionierung einen deutlichen Bauraumanteil des gesamten elektrischen Antriebes ein und sind nicht für alle Umgebungsbedingungen geeignet (Ex-Schutz).
Aktuelle Entwicklungen zielen darauf ab, die herkömmlichen Schleifkontakte durch die kontaktlose Energieübertragung zu ersetzen. Dabei wird die Erregerleistung kontaktlos mittels zweier induktiv gekoppelter Übertragerspulen an der Welle auf den Rotor übertragen. Hierbei gibt es verschiedene Lösungsansätze, welche in der Spulentopologie und der Ansteuerung voneinander abweichen.
Der Ansatz vom DLR liegt in der Miniaturisierung des Übertragersystems durch die Erhöhung der Systemfrequenz. Durch die Verwendung des neuartigen wide-bandgap Halbleiters Galliumnitrid (GaN) können diese hohen Frequenzen bei gleicher Systemleistung verlustarm geschaltet werden. Zur weiteren Effizienzsteigerung wird eine resonante Anordnung verfolgt. Ziel ist eine Übertragungsleistung von 1 kW bei einer Betriebsfrequenz von 1 MHz.
Unsere Vorteile
Geringer Bauraum
Hochintegrierte Bauweise
Leistungssteigerung durch direkte Rotortemperaturerfassung
Die Arbeitsschwerpunkte liegen insbesondere auf der Modellbildung der elektromagnetischen Komponenten, der Leistungselektronik, der Regelung, sowie der konstruktiven Integration in den bestehenden Bauraum von Traktionsmaschinen.
