Hocheffizienter getriebeloser Antrieb

• Unité de recherche: OFEN
• Numéro de projet: 45815

Mots-clé (Allemand)

TP0081;F-Elektrizitätstechnologien & -anwendung

Description succincte (Allemand)

Es wird die Technologie für ein drehzahlvariables Antriebssystem, bestehend aus IGBT-Umrichter und einer hochpoligen permanenterregter Synchronmaschine für eine Leistung bis 1.5 MW entwickelt. Gleichzeitig wird eine Studie von der Hochschule Wallis durchgeführt, welche die Umsetzung dieses Konzepts auf kleinere Leistungen (1 .. 100 kW) untersucht (siehe separate Beschreibung, Abschnitt 4).
Dieses Antriebssystem ist geeignet für den getriebelosen Antrieb bei tiefen Drehzahlen. Da dieses System für beide Drehrichtungen und beide Energierichtungen ausgelegt ist, kann es auch als Generatorsystem bei der Stromerzeugung verwendet werden.
Die enge Zusammenarbeit von Maschinenhersteller und Umrichterhersteller erlaubt eine Optimierung des Gesamtsystems hinsichtlich Verfügbarkeit, Wirkungsgrad und Materialeinsatz.

Publications / Résultats (Allemand)

In diesem Projekt werden hocheffiziente getriebelose Antriebe für Anwendungen mit tiefen Drehzahlen entwickelt. Dieses System besteht aus einem IGBT-Umrichter und einer hochpoligen permanenterregten Synchronmaschine. Dieses System kann mit beiden Drehrichtungen und beiden Energierichtungen arbeiten, so dass es auch als Generatorsystem bei der Stromerzeugung verwendet werden kann.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Technocon Engineering & Consulting AG

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Niederer,Ralph

Documents annexés

• Hocheffiziente getriebelose Antriebe - Jahresbericht 2002 [PDF] 391 kB
• Hocheffiziente getriebelose Antriebe - Jahresbericht 2003 [PDF] 757 kB

Rapport final (Allemand)

Für zwei Leistungsklassen wurden hocheffiziente, getriebelose Antriebssysteme für Anwendungen mit tiefen Drehzahlen entwickelt. Diese Systeme bestehen jeweils aus einem Umrichter mit abschaltbaren Halbleitern (IGBTs bzw. MOSFETs) und einer mit Permanentmagneten ausgerüsteten Synchronmaschine, dadurch sind die Systeme sowohl für motorischen wie auch generatorischen Betrieb geeignet. Diese Systeme sind sehr effizient, da sie ohne Getriebe auskommen, was auch Gewicht, Abmessungen, Lärm und Wartungsaufwand reduziert. Die Umrichterregelungen wurden so ausgeführt, dass sie ohne Drehzahlgeber arbeiten können, was die Zuverlässigkeit deutlich erhöht und die Kosten reduziert. Mögliche Anwendungen von Antriebssystemen mit tiefen Drehzahlen gibt es zum Beispiel bei Industrieantrieben, Seilbahnen und Windkraftanlagen. Beide Systeme wurden in mehreren iterativen Schritten optimiert hinsichtlich Gesamtwirkungsgrad und Materialeinsatz. Für beide Systeme wurden Prototypen entwickelt und geprüft. Beide Prototypen funktionierten zuverlässig und erfüllten die Erwartungen. Beim System hoher Leistung (1200 kW, 20 rpm) wurde bei Nennleistung ein Gesamt- Wirkungsgrad von 93.1% erreicht, beim System kleiner Leistung (3 kW, 60 rpm) betrug der Gesamt- Wirkungsgrad 85%. Damit weisen diese hier entwickelten Systeme bei Nennleistung ca. 4% weniger Verluste auf als die konventionellen Antriebssysteme mit mechanischem Getriebe.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Vivatec GmbH

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Niederer,Ralph

Documents annexés

• Hocheffizienter, getriebeloser Antrieb - Schlussbericht [PDF] 2'004 kB

Rapport final (Anglais)

High efficient gearless variable speed drive systems for low speed applications had been developed. These systems consist of an inverter with active switches (IGBTs, MOSFETs, resp.) and a synchronous machine excited with permanent magnets, therefore these systems can be used for drive as well as for generator applications. These systems operate very efficiently since a gearbox is obsolete, furthermore weight, dimensions, noise and maintenance can be reduced. The inverter controllers do not require any speed sensors, thus reliability is increased and costs are decreased. Application for low speed variable speed drive systems can be found in industrial applications, cable railways or wind turbines. Both systems had been optimized concerning overall efficiency and material expenditure in several iterative loops. For both systems prototypes had been developed and tested. Both prototypes performed reliably and fulfilled the expectations. The high power system (1200 kW, 20 rpm) operated at rated load with an overall efficiency of 93.1%, the lower power system (3 kW, 60 rpm) with an overall efficiency of 85%. Thus the losses of these new systems are at rated load app. 4% lower compared to conventional drive systems equipped with a mechanical gearbox.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Vivatec GmbH

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Niederer,Ralph

Rapport final (Français)

Documents annexés

• Hocheffizienter, getriebeloser Antrieb - Schlussbericht Anhang [PDF] 1'405 kB