Das Projekt "FHprofUnt 2013: Hochwirkungsgradmotor mit elektrischer Erregung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Hannover, Abteilung Maschinenbau durchgeführt. Hocheffiziente Energiewandlung in elektrischen Antrieben ist ein zentraler Beitrag zum Klimaschutz. Bei heutigen Lösungen werden zur Effizienzsteigerung Magnete aus seltenen Erden eingesetzt. Begrenzte Vorkommen und hohe Preise machen diese Antriebe für viele Anwendungen jedoch uninteressant. Bei Fahrzeugen wird der Einsatz von Elektroantrieben zur Energieeinsparung forciert. Dabei stehen Batterie- oder Hybridfahrzeuge im Fokus. Da die Reichweite oft nicht ausreicht, sind Generatoreinheiten mit Verbrennungsmotor in Diskussion, sog. 'Range-Extender', diese lassen sich auch als Mikro-Blockheizkraftwerke einsetzen. Aufgrund der kleinen Leistung eignen sie sich auch für Anwendungen in Einfamilienhäusern. Die hier notwendigen Generatoren erfordern eine Einstellung der Erregung an den aktuellen Lastzustand, um einen in jedem Betriebszustand wirkungsgradoptimalen Betrieb zu ermöglichen. Generatoren mit reiner Permanentmagneterregung lassen das nicht zu. Ziel ist es, die optimale E-Maschine für die genannte Anwendung zu finden. Der Leistungsbereich liegt zwischen 1 und 100 kW. Es werden bürstenlos erregte Synchronmaschinen betrachtet, um Wartungsfreiheit und eine gute Lebensdauer zu erreichen. Das Projekt wird in drei Hauptphasen bearbeitet werden: 1.) Einarbeitungs-, Definitions- und Kostenermittlungsphase (Dauer ca. 7 Monate), 2.) Ermittlung von Wicklungs- und Rotoraufbauten (ca. 13 Monate), 3.) Bewertung, rechnerische und messtechnische Überprüfung, Dokumentation (ca. 16 Monate).
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung Hochdrehzahl-Generators" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KSB AG durchgeführt. Ziele des Verbundvorhabens ist die Entwicklung und Adaption eines neuartigen Hochdrehzahl-Turboexpander-Generators mit zugehöriger Steuerungselektronik in einem Hybridfahrzeug mit Ottomotoren-Range-Extender sowie dessen Aufbau und der Nachweis der Funktionalität des Systems in einem Opel Ampera. Im KSB-Teilvorhaben soll das Elektromaschinenkonzept einer Synchronmaschine für den Leistungsbereich bis ca. 30 kW mit geringem Gewicht und kleiner Baugröße entwickelt werden. Dazu sind insbesondere Lösungen für die Lagerung, die Beherrschung der Rotordynamik und der Wirbelstromverluste in den Magneten sowie zur Minimierung der Verluste und für die Optimierung der Kühlung zu erarbeiten. Es sind folgende Arbeitsschritte geplant: 1. Entwicklung des Hochdrehzahl-Elektroantriebs; Festlegung des Systems und der Basisparameter des hochdrehenden Elektoantriebs - 2. Entwicklung, Test und Integration des Lagersystems; Integration des entwickelten Hochdrehzahl-Lagersystems in den Elektroantrieb - 3. Bau und Test des Funktionsmusters des Elektroantriebs; System-Implementierung, Testauswertung und Modifikation des Elektroantriebs.
Das Projekt "Teilvorhaben: Schaffung einer konstanten Umgebungstemperatur für Akkumulatoren sowie Konzepterarbeitung zur innenliegenden Kühlung für permanenterregte dreiphasige Synchronmaschinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WätaS Wärmetauscher Sachsen GmbH - Abteilung Forschung und Entwicklung durchgeführt. Vor dem Hintergrund in Deutschland einen Leitmarkt für Elektromobilität zu schaffen, besteht das Gesamtziel des Vorhabens in der Erarbeitung eines funktionellen Fahrzeugkonzeptes für Ballungszentren. Dabei werden ein modularer Aufbau, der eine Anpassung des Fahrzeuges an die Nutzerbedürfnisse erlaubt, eine deutliche Gewichtsoptimierung und damit Reichweitenverlängerung sowie ein klarer Kostenvorteil gegenüber anderen Konzepten angestrebt. Ziel des Teilprojektes ist die Konzepterarbeitung und Umsetzung einer innenliegenden Kühlung für Synchronmaschinen sowie die Erforschung einer passiven Akkumulatorentemperierung. Temperaturschwankungen erzeugen in Akkumulatoren Kapazitätsverluste und verringern die Lebensdauer. Hierfür sollen verschiedene Forschungsansätze analysiert und auf Praxistauglichkeit überprüft werden. Schwerpunkt ist dabei die möglichst geringe Verwendung elektrischer Energie, um die Reichweite nicht zu minimieren. Außerdem sollen Kühlstrategien erarbeitet werden, um die entstehende Wärme im Inneren des Elektromotors besser abzuleiten. Innovative Ansätze über Metallschäume und CO2 als Kühlmittel werden dabei untersucht. Die mögliche Rückgewinnung der Wärme zur Heizung der Fahrgastzelle ist ebenso Untersuchungsgegenstand des Vorhabens.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung eines gewichtsreduzierten/ leistungsverbesserten Antriebsstrangs sowie dessen energieeffizienten Ansteuerung für das Fahrzeugkonzept Innvelo" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Beldrive Engineering GmbH durchgeführt. Vor dem Hintergrund in Deutschland einen Leitmarkt für Elektromobilität zu schaffen, besteht das Gesamtziel des Vorhabens in der Erarbeitung eines funktionellen Fahrzeugkonzeptes für Ballungszentren. Dabei werden ein modularer Aufbau, der eine Anpassung des Fahrzeuges an die Nutzerbedürfnisse erlaubt, eine deutliche Gewichtsoptimierung und damit Reichweitenverlängerung sowie ein klarer Kostenvorteil gegenüber anderen Konzepten angestrebt. Ziel des Teilprojektes ist die Erforschung eines gewichtsreduzierten, leistungsverbesserten Antriebsstrangs sowie dessen energieeffiziente Ansteuerung. Es sollen Außenläufersynchronmaschinen so optimiert werden, dass sie durch deutliche Massenreduzierung auch im Bereich der Radnabenmotoren Anwendung finden können. Dabei soll der Schwerpunkt nicht ausschließlich im Bereich Radnabenmotor angesiedelt sein, sondern ebenfalls eine direkte Anbindung an das Rad in Erwägung gezogen werden. Des Weiteren sind sowohl die Erarbeitung eines Konzeptes zur sicheren Entkopplung des Antriebes bei Kurzschluss, als auch die Umsetzung einer gezielten Kapselung des Ladegerätes Gegenstand des Vorhabens, um den sicherheitstechnischen Anforderungen gerecht zu werden.
Das Projekt "E-FFEKT - Effiziente Flussführung eines Käfigläufertraktionsantriebes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Elektrotechnik durchgeführt. Viele Antriebsstrangkonzepte basieren heute auf der feldorientiert-geregelten, permanenterregten Synchronmaschine (PSM), da sie eine höhere Leistungsdichte aufweist und im Teillastbereich der kostengünstigen, robusten Asynchronmaschine (ASM) bzgl. des Wirkungsgrades überlegen ist. Nachteile der PSM sind teure Magnetwerkstoffe sowie die anspruchsvolle Fertigungstechnologie. Im Vorhaben 'E-FFEKT' soll die Asynchronmaschine zu einer energie- und kosteneffizienten Alternative zur PSM qualifiziert werden. Hierzu wird eine neuartige, wirkungsgradoptimierte Rotorflussregelung, die Sekundäreffekte berücksichtigt, entwickelt sowie in einem Demonstrator implementiert und validiert. Ziel ist neben der eigentlichen Funktion auch die serientaugliche Umsetzbarkeit des Verfahrens sicherzustellen. Dies wird durch die Verwendung Kfz-tauglicher Komponenten und die Begleitung des Projektes durch einen -allen Interessenten offenstehenden- Industriebeirat erreicht.
Das Projekt "FH-Impuls 2016: 'Maßgeschneiderte Magnetwerkstoffe und Werkzeuge ihrer Qualitätsbewertung für leichte, kompakte und leistungsstarke Elektromotoren (MagNetz)' im Gesamtvorhaben 'Smarte Materialien und intelligente Produktionstechnologien für energieeffiziente Produkte der Zukunft (SmartPro)'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Aalen, Hochschule für Technik und Wirtschaft, Institut für Materialforschung durchgeführt. Magnetmaterialien/-technologien besitzen eine herausragende Bedeutung für ressourcenschonende Mobilität, erneuerbare Energie, Industrie-/Fabrikautomation und Elektrowerkzeuge/Haushaltsgeräte. Allerdings zeigen heute favorisierte Materialien zum einen erhöhte Materialkosten und zum anderen erhöhte Verluste. Gesamtziel ist daher die systemoptimierte Auswahl von Magnetwerkstoffen und deren maßgeschneiderte Weiterentwicklung für eine effiziente Wirkweise partnerspezifischer Produkte (elektrische Energiewandler) unter Berücksichtigung von Kosten- und Ressourcenaspekten, der funktionalen Eigenschaften sowie des Alterungsverhaltens. Hierzu werden für verschiedene Magnetklassen Wege hinsichtlich maßgeschneiderter Eigenschaften aufgezeigt und bewertet sowie material- und systemseitig Prototypen mit maßgeschneiderten Eigenschaften generiert. Systemseitig wird durch ein Simulationsmodell der Magnetkreis und thermische Haushalt einer permanentmagneterregten Energiewandlermaschine abgebildet und an Mustermotoren (bestückt mit den optimierten Werkstoffen) mittels instrumentierter Prüftechnik validiert. Das Simulationstool soll die effiziente Wirkweise der maßgeschneiderten Werkstoffe im System modellieren. Ferner werden Werkzeuge zur Bewertung der Werkstoffqualität hinsichtlich Prozessqualität und Alterungsbeständigkeit entwickelt. Folgender Arbeitsplan ist vorgesehen: TP1: Systemoptimierte Auswahl der Magnete und deren maßgeschneiderte Weiterentwicklung (Anforderungen/Beratung der Region an/zu Magnete; Synthese, Analyse, Optimierung maßgeschneiderte Magnete), TP2: Entwicklung von Werkzeugen zur Qualitätsprüfung zur Analyse der Prozessqualität und Vorhersage des Alterungsverhaltens, TP3: Entwicklung eines schnellen Simulationstools (Magnetkreis, thermischer Haushalt) für eine effiziente permanentmagneterregte Synchronmaschine TP4: Entwicklung einer Prüfvorrichtung zum Test von Motoren/Motorteilen mit optimierten bzw. maßgeschneiderten Magnetwerkstoffen.
Das Projekt "Energiesparende Nutzung der Laeufer-Schwungenergie doppeltgespeister Asynchronmaschinen im Kraftwerksbetrieb" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Elektrotechnisches Institut durchgeführt. Doppeltgespeiste Asynchronmaschinen als Motorgeneratoren lassen unterschiedliche hydraulich optimale Pump- und Turbinendrehzahlen von Pumpturbinensaetzen in Pumpspeicherkraftwerken zu. Es wird untersucht, welche kurzzeitige Reserveleistungen durch zusaetzliche Ausnutzung der Schwungenergie der rotierenden Massen ausgekoppelt werden und der Sekundaerregelung ggf. zur Verfuegung gestellt werden koennen.
Das Projekt "Untersuchung des Wirkungsgrades von Einphasen Betriebskondensator Asynchronmaschinen bei kostengünstigen Varianten der Drehzahlstellung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Graz, Institut für Elektrische Antriebstechnik und Maschinen durchgeführt. Energiesparen und Energieeffiziente Systeme sind aufgrund der Kyoto-Beschlüsse von 1997 und verschiedener EU-Programme wie z.B. der EU-Richtlinie 'Energy Using Products' (EUP) von steigender Bedeutung. Dabei sollen nicht nur die Großverbraucher und die Industrie, sondern auch die Haushalte einen entsprechenden Beitrag leisten. Einphasen-Asynchronmotoren werden aufgrund der Robustheit und des geringen Kaufpreises sehr häufig vor allem dort eingesetzt, wo ein Antrieb mit konstanter Drehzahl laufen soll. Im Haushalt sind typische Anwendungsbereiche z.B. die Pumpen und Lüfter im Heizungsbereich. Laut der 'Wilo-Herbstkampagne: Mit Hocheffizienz gegen CO2' ist eine ungeregelte Heizungspumpe mit 605kWh/Jahr nach dem Elektro-Herd mit 876kWh/Jahr der zweitgrößte Verbraucher im Haushalt. Bei ungeregelten Heizungspumpen läuft die Pumpe mit konstanter Drehzahl, die Fördermenge wird über meist elektrisch betätigte Stellventile verändert. Dies ist in höchstem Grade ineffizient. Eine Verbesserung kann erreicht werden, indem auf die Stellventile verzichtet und die Drehzahl der Pumpe entsprechend der gewünschten Fördermenge verändert wird. Im vorliegenden Forschungsgebiet werden die Konzepte Phasenanschnittsteuerung, Schwingungspaketsteuerung (als Voll- oder Halbschwingungssteuerung ausgeführt) und Erweiterte Schwingungspaketsteuerung (Halbwellensteuerung mit der Möglichkeit eine Halbschwingung umzupolen) hinsichtlich des dabei erzielbaren Wirkungsgrades untersucht.
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