Schlüsselwörter
(Deutsch)
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TP0081;F-Elektrizitätstechnologien & -anwendung
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Das Ziel des Entwicklungsprojektes ist es, einen Low-Cost-Antrieb auf ASM-Basis (Integraldrive II) mit integrierter Energiedrosselung für Strömungsmaschinen in den zwei Baugrössen 4 - 12 kW und 100 W - 1000 W zu realisieren.
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Das Ziel des Entwicklungsprojektes ist es, einen Low-Cost-Antrieb auf Asynchronmotor-Basis im Leistungsbereich 0.1 ... 12 kW mit integrierter Energiedrosselung für Strömungsmaschinen zu realisieren, der kosten- und volumenmässig alle marktbekannten Lösungen für drehzahlverstellbare Antriebe unterbietet und eine echte Motivation für den Einsatz derartiger Antriebe darstellt.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Integral Drive Systems AG
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Stoev,A.
Dittrich,A.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Das Ziel des Entwicklungsprojektes war es, einen Low-Cost-Antrieb auf Asynchronmotor-Basis mit integrierter Energiedrosselung für Strömungsmaschinen zu realisieren, der kosten- und volumenmässig alle marktbekannten Lösungen für drehzahlverstellbare Antriebe unterbietet und eine echte Motivation für den Einsatz derartiger Antriebe darstellt. Die Realisierung des Integraldrive II beruht auf dem Prinzip der Drehzahlstellung von ASM mittels gepulstem Läuferwiderstand. Dazu wird ein neuartiges Umrichterkonzept eingesetzt, dessen neue Qualität darin besteht, den Läuferzusatzwiderstand und die Leistungselektronik in den rotierenden Teil des Motors zu integrieren. Dadurch entsteht ein extrem kompaktes Design und es wird eine bisher nicht erreichte Kosteneffizienz erreicht. Für Leistungsteil, Speisung und Signalübertragung wurden kostengünstige und neuartige Lösungen entwickelt. Diese stellen z.T. einen Technologiesprung gegenüber dem Stand der Technik dar, z.B. wird für den Rotorzusatzwiderstand eine 10 mal höhere Energiedichte als konventionell erreicht. Für die mechanische Ausführung und das Packaging der gesamten Motor-Umrichter- Baugruppe liegt eine hochkompakte und robuste Lösung vor. Der Prototyp wurde umfangreichen Testmessungen zur Verifizierung des mechanischen, elektrischen und thermischen Designs unterzogen. Das konstruktive und elektrische Design ist skalierbar für einen weiten Leistungsbereich. Damit kann aus dem vorhandenen Basisdesign eine Produktreihe für einen breiten Zielmarkt abgeleitet werden. Die Anwendung der im Rahmen des Projekts entwickelten Technologien bietet sich für folgende Produkte und Marktsegmente an:
a. Kleinantriebe grosser Stückzahlen mit modifiziertem Läufer im Bereich 100 … 1000 W, die z.B. für Heizungspumpen (Haushalt) eingesetzt werden
b. Gegenwärtig ungeregelt betriebene Lüfterantriebe im Bereich 3 … 20 kW
c. Robuste Grossantriebe mit hohen Sicherheits- und Zuverlässigkeitsforderungen, speziell als Generatorsysteme im Windenergiebereich.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Stoev,A.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Englisch)
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The aim of the development was to design a low-cost drive with integrated power restriction based on the induction machine principle. This integrated drive shall beat any speed variable solutions currently available in the market regarding cost and volume, and should provide a true motivation to utilize such drives in the industry. The realization of Integraldrive II is based on the principle of speed variation of induction machines through pulsed rotor resistor. The new quality of this solution consists in integrating the additional rotor resistor and power electronic components into the rotating part of the motor. In doing this, a very compact design will be achieved with so far unrivalled cost efficiency. For power electronics, power supply and signal transmission innovative and cost-efficient solutions have been developed. They partly constitute a significant technology jump compared to state-ofthe- art products, for example the design of the additional rotor resistor provides a 10 times higher energy density as with conventional solutions. For mechanical design and packaging of the overall motor-converter assembly a highly compact and robust solution has been achieved. The prototype has been submitted to extensive test measurements to verify the mechanical, electrical and thermal design. Construction and electrical design may be scaled up to a wide power range. Thus, from the basic design a class of products can be derived for a broad target market. The application of the developed technologies proffers for the following market segments and products:
a. Low-power drives (100 … 1000 W) with modified rotor, e.g. for heating pumps (home applications)
b. Constant-speed industrial drives for pumps and air flow control in the power range 3 … 12 kW
c. Robust high-power drives with high safety and reliability requirements, especially in generator system for wind turbines.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Stoev,A.
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Schlussbericht
(Französisch)
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Le but de ce projet était de réaliser un entraînement électrique bon marché d’un nouveau type se basant sur la technique des moteurs asynchrones et permettant de varier la vitesse de rotation et ainsi la puissance de ces derniers. Cet entraînement devait de plus être meilleur marché et moins volumineux que les entraînements a vitesse variable que l’on peut actuellement trouver sur le marché, et ainsi représenter une vraie alternative à ces derniers. Le principe „Integraldrive II“ est de varier la vitesse de rotation de la machine asynchrone en variant sa résistance rotorique. Pour cela la réalisation d’une résistance rotorique pulsée, dont une des particularités est d’intégrer la résistance additionnelle ainsi que l’électronique de puissance nécessaire dans la partie tournante du moteur, a permis d’obtenir un entraînement dont le volume et les coûts ne peuvent être réalisés par les technologies d’entraînements a vitesse variable actuels. Des solutions nouvelles et bon marchées on été développées pour l’électronique de puissance, l’alimentation et la transmission des signaux. Celles-ci représentent en partie une avancée technologique par rapport à l’état actuel de la technique (la résistance rotorique additionnelle atteint par exemple une densité d’énergie 10 fois supérieure à la normale). L’intégration mécanique du module moteur-electronique a été réalisée de manière très compacte et robuste. Le prototype réalisé a été testé de manière approfondie pour valider les designs mécanique, électrique et thermique. Le design existant peut être adapté à un large domaine de puissances, ce qui rend possible son utilisation pour une vaste gamme de produits. Les techniques développées dans le cadre de ce projet ainsi que les connaissances acquises peuvent être utilisées dans les domaines d’applications suivants:
a. Petits entraînements (100 … 1000 W) à rotor modifié, économes en énergie et produits en grandes séries (par exemple pour des pompes à chaleur).
b. Entraînements pour ventilateurs actuellement non réglés (4 … 12 kW).
c. Entraînements robustes de haute puissance avec de hautes exigences de fiabilité et de sécurité, en particulier dans le domaine de la production d’énergie éolienne.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Stoev,A.
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