Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Höchste Drehmomentdichte durch Kombination von direkter Leiterkühlung und Wirkflächenfaltung (Fortführung von IGF 19578, FVA 800 I)

Dieses Projekt betrachtet zur Erschließung zusätzliche Anwendungsfelder den Entwurf elektrischer Maschinen mit einer gegenüber dem Stand der Technik signifikant höheren Drehmomentdichte durch neuartig kombinierte Lösungsansätze. Ein solcher Lösungsansatz ist die in Turbogeneratoren bereits seit langem etablierte, direkte Leiterkühlung. Dieses Kühlverfahren lässt sich in modifizierter Ausführung auch für Maschinen kleinerer Leistung einsetzen. Im Projekt IGF 19578 wurde eine Steigerung der Drehmomentdichte auf das Vierfache nachgewiesen, welche durch die zusätzliche Anwendung des Prinzips der Wirkflächenfaltung noch einmal um 50% erhöht werden soll. Im Mittelpunkt des Projekts stehen sowohl die Erarbeitung einer vorteilhaften Grundkonzeption und von Entwurfsrichtlinien für solche Maschinen als auch die Entwicklung und der Bau eines Demonstrators als Methodenträger. Die Herausforderungen werden die Führung des Kühlfluids, die festigkeitsgerechte Gestaltung von Stator und Doppelrotor sowie der Kraftfluss im Stator sein.

Das Forschungsvorhaben soll Herstellern und Anwendern die Information liefern, bis zu welchen Grenzen die Drehmomentdichte durch Kombination von direkter Flüssigkeitskühlung der Wicklung und Wirkflächenfaltung getrieben werden kann. Weiter werden Erkenntnisse erarbeitet, ob für bestimmte antriebstechnische Aufgaben auch elektrische Antriebe ausführbar sind, die bisher nur durch Hydraulikmotoren gelöst werden konnten. Schließlich werden für diese Antriebssysteme einschließlich des Kühlsystems Hinweise zur vorteilhaften Gestaltung abgeleitet und eine kausale Zusammenstellung der erwarteten technischen Daten mit ihren technischen Randbedingungen aufgestellt, die es auf einfache Weise erlaubt, die Projektergebnisse für die Dimensionierung eigener Produkte anzuwenden. So können insbesondere KMU die besonderen technischen Herausforderungen beim Entwurf und Aufbau derartiger Antriebssysteme mit einer direkt flüssigkeitsgekühlten Wicklung leichter überschauen.