Trends und Herausforderungen bei zukünftigen E-Maschinen bei zukünftigen E-Maschinen und Transformatoren ZVEI, 26.10.2011, Fulda Dieter Gerling Universität der Bundeswehr München EAA EAA Elektrische Antriebstechnik und Aktorik - Electrical Drives and Actuators Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dieter Gerling
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Trends und Herausforderungen bei zukünftigen Ebei ... ZVEI (Gerlin… · Elektrische Maschine Leistungselektronik und RegelungElektrische Maschine, Leistungselektronik und Regelung
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Trends und Herausforderungenbei zukünftigen E-Maschinenbei zukünftigen E-Maschinen
und Transformatoren
ZVEI, 26.10.2011, Fulda, ,
Dieter GerlingUniversität der Bundeswehr München
EAAEAA Elektrische Antriebstechnik und Aktorik - Electrical Drives and ActuatorsUniv.-Prof. Dr.-Ing. Dieter Gerling
Trends und Herausforderungen bei zukünftigenE-Maschinen und Transformatoren
Übersicht
E Maschinen und Transformatoren
– Treibende Kräfte / Herausforderungen
– Wirkungsgrad, Kühlung
– Materialien
– Wicklungsdesign
– Zusammenfassung– Zusammenfassung
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Trends und Herausforderungen bei zukünftigenE-Maschinen und Transformatoren
EAAEAA Elektrische Antriebstechnik und Aktorik - Electrical Drives and ActuatorsUniv.-Prof. Dr.-Ing. Dieter Gerling
nominal power (kW) http://www.motorchallenge.ch/docs/files
Trends und Herausforderungen bei zukünftigenE-Maschinen und Transformatoren
Wirkungsgrad: Komponente Elektrische Maschine ( ö li h Lö )
E Maschinen und Transformatoren
(mögliche Lösungen)
Dü d b Ei bl h R d kti d– Dünnere und bessere Eisenbleche zur Reduktion der Wirbelstromverluste aber: Materialkosten, Produktionskosten
– Asynchronmaschine mit Kupfer-Käfig aber: Verfügbarkeit und Kosten von Kupfer; Kosten von Kupfer Gußaber: Verfügbarkeit und Kosten von Kupfer; Kosten von Kupfer-Guß
– Permanentmagnetmaschinegaber: Verfügbarkeit und Kosten von NdFeB-Magneten
Wi kl d i (k t i t S l t ilt Wi kl )
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– Wicklungsdesign (konzentrierte Spulen vs. verteilte Wicklung)
Trends und Herausforderungen bei zukünftigenE-Maschinen und Transformatoren
– Praktisch keine Ressourcenbegrenzung für Aluminium
– Größeres Volumen, aber geringeres Gewicht der elektrischen Maschine
– Geringere Leitfähigkeit geringerer Wirkungsgrad(Kompensation durch andere Maßnahmen ist notwendig)(Kompensation durch andere Maßnahmen ist notwendig)
– Substitution von Kupfer durch Aluminium ist möglich
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Trends und Herausforderungen bei zukünftigenE-Maschinen und Transformatoren
Materialien: NdFeB-Magnete (Verfügbarkeit)
E Maschinen und Transformatoren
Quelle:www.produktion.de/maerkte
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www.ftd.de/unternehmen/industrie
Trends und Herausforderungen bei zukünftigenE-Maschinen und Transformatoren
Materialien: NdFeB-Magnete (Verfügbarkeit)
E Maschinen und Transformatoren
Quelle:
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Angerer et.al., Fraunhofer ISI
Trends und Herausforderungen bei zukünftigenE-Maschinen und Transformatoren
Materialien: NdFeB-Magnete (Verfügbarkeit)
E Maschinen und Transformatoren
Quelle:
EAAEAA Elektrische Antriebstechnik und Aktorik - Electrical Drives and ActuatorsUniv.-Prof. Dr.-Ing. Dieter Gerling
www.ftd.de/wissen/
Trends und Herausforderungen bei zukünftigenE-Maschinen und Transformatoren
Materialien: NdFeB-Magnete (Verfügbarkeit)
E Maschinen und Transformatoren
Aktuell Produktion:China (97.3%)Russland (1.5%)I di ( %)Indien (0.9%)Brasilien (0.3%)
i M t k t– geringere Motorkosten wegen• geringere Nutzahl, anderes Wicklungsdesign• keine Schrägung notwendigg g g• geschätzt: -10%
– geringere Leistungselektronikkosten wegeni St i• geringeres Stromniveau
• geringere Verluste• geschätzt: -10%
– geringere Batteriekosten wegen• geringere Verluste in Motor und Leistungselektronik
geschätzt: 1 5%
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• geschätzt: -1.5% Quelle: FEAAM GmbH
Trends und Herausforderungen bei zukünftigenE-Maschinen und Transformatoren
Zusammenfassung
E Maschinen und Transformatoren
– Auswahl der Maschinentopologie hängt von mehreren Aspekten ab (Applikation Wirkungsgrad verwendete Materialien )(Applikation, Wirkungsgrad, verwendete Materialien, …)
– Wirkungsgrad (auf System- und Komponentenebene), Kühlungg g ( y p ), g
– Materialien
– Wicklungsdesign
– Kosten
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