Das Projekt "Teilprojekt: GroAx-IVW" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH durchgeführt. Das vorentwickelte Motorkonzept DYNAX® soll im Verbundprojekt GroAx soweit optimiert werden, dass ein serienreifer, leistungsfähiger, prozesssicherer, kostengünstiger und qualitativ hochwertiger Motor am Ende des Verbundprojektes realisiert werden kann. Ausgehend davon bestehen die Vorhabenziele des IVW-Teilprojektes in einer faserkunststoffgerechten Auslegung, Berechnung und Konstruktion der Rotor-Glocke, der Entwicklung eines 3D-Wickelverfahrens zur Herstellung der Glocke, der Herstellung und Verifizierung von Funktionsmuster und der Entwicklung von Fertigungseinrichtungen. Weiterhin soll die Qualifizierung des GFK-Rotors sowie eine Überarbeitung der Konstruktion des Dynax-Motors erfolgen. Dies ist grundlegend zur Realisierung des Gesamtziels. Bezüglich des Teilprojektes des IVW ergibt sich folgende Arbeitsplanung: Das IVW führt die faserkunststoffgerechte Auslegung, Berechnung und Konstruktion der Glocke durch. Parallel dazu erfolgt die Entwicklung des 3D Wickelverfahrens sowie die Herstellung und Verifizierung von Funktionsmustern. Für die spätere Fertigung ist die Entwicklung von Fertigungseinrichtungen notwendig. Nach der Herstellung ist die Qualifizierung der Funktionen der Muster notwendig im Sinne einer Ergebnisbewertung. Weiterhin erfolgt die Überarbeitung der Konstruktion des DYNAX-Motors. Diese geplanten Arbeiten des IVW bilden einen wesentlichen Bestandteil zur Realisierung des Gesamtprojektes und stehen in engem Zusammenhang mit den Arbeitsanteilen der Partner.
Das Projekt "Teilprojekt: 3D Wickeltechnik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CirComp GmbH durchgeführt. Ziel der CirComp ist die Entwicklung eines geeigneten Herstellungsprozesses zur Herstellung von Rotorglocken aus Faserverbundwerkstoffen im Wickelverfahren, dazu die Entwicklung eines geeigneten Trennprozess, die Entwicklung einfacher Werkzeuge, die Prozessoptimierung hinsichtlich geringer Nachbearbeitung sowie hoher Materialausnutzung. Weiterhin ist ein Teilziel der CirComp GmbH einen Herstellprozess für Rotorglocken zu entwickeln, der sich auch für hohe Ausbringung eignet. Ziel ist die gewonnenen Erkenntnisse und Ergebnisse aus dem GroAx vorhaben auch auf andere mögliche Anwendungen umzusetzen und dort zu verwerten.
Das Projekt "Teilprojekt: Konstruktive Auslegung und Werkzeugentwicklung für den Statorverguss durch Spritzgießen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schwarzpunkt Schwarz GmbH & Co KG durchgeführt. Das Ziel für SP ist, die vom Motorenhersteller CD vorgegebenen Anforderungen an die Kapselung (Umspritzung) des Stators zu erfüllen und damit die Grundlagen für eine allgemeine mediendichte Kapselung und Isolation von Elektromotoren zu erarbeiten. Mit CD werden die Anforderungen an den Statorverguss in einem Lastenheft erarbeitet und festgehalten. Der aktuelle Konstruktionsstand der Statorbaugruppe muss überprüft und ggfs. für den Spritzgussprozess und die Fixierung der Elemente im Spritzgusswerkzeug angepasst werden. Es wird die Konstruktion eines Dummy erstellt, um vorab Spritzversuche durchführen zu können, die weitgehend die komplexen Fliessbedingungen des Kunststoffes widergeben können. Es folgt die Erstellung von CAD-Modellen und die Validierung im Rahmen von Simulationen. Sobald das Spritzgießwerkzeug verfügbar ist, werden Spritzversuche mit Variation der Prozessparameter durchgeführt, die umspritzten Dummyteile untersucht und mit den Simulationen abgeglichenes werden verschiedene Kunststoffe erprobt und analysiert. Nach der Entscheidung für ein Vergussmaterial (spritzgießfähiger Duroplast) und ggfs. einer weiteren Konstruktionsanpassung der Statorbaugruppe, erfolgt die Erstellung von CAD-Modellen unter Berücksichtigung der Versuchsergebnisse, anschließend die darauf aufbauende Werkzeugkonstruktion, sowie parallel erneute Simulationen für den geplanten endgültigen Statorverguss. Nach Einfahren des Werkzeuges werden Qualifizierungsmuster hergestellt und bei CD abschließend geprüft.
Das Projekt "Teilprojekt: Sensorlose Regelung Axialflußmotor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für angewandte Wissenschaften Landshut, Fakultät für Elektrotechnik und Wirtschaftsingenieurwesen durchgeführt. Im Rahmen des Verbundprojektes 'GroAx' ist das Teilprojekt 'SeRAx' für die Realisierung einer praxistauglichen sensorlosen Maschinenregelung verantwortlich, welche für den gesamten Drehzahlbereich einsetzbar sein soll. Die Bestimmung des für die Regelung erforderlichen Pollagewinkels soll sensorlos erfolgen, um auf den bislang eingesetzten Pollagesensor inklusive analoger und digitaler Signalauswertung sowie die erforderliche Einzelkalibrierung verzichten zu können. Dies würde die Herstellkosten des Gesamtsystems senken und zugleich die Ausfallsicherheit des Motors deutlich erhöhen. Das Verbundprojekt benötigt diese Arbeiten, da das Zielsystem bereits ohne Sensor entwickelt werden soll. Der Arbeitsplan besteht aus unterschiedlichen Teilpaketen, die innerhalb des Verbundprojektes abzuarbeiten sind: Stabilitätsnachweis für die sensorlose Regelung im oberen Drehzahlbereich - Untersuchung eines Konzeptes für die sensorlose Regelung im unteren Drehzahlbereich - Implementierung der sensorlosen Regelung für den vollständigen Drehzahlbereich - Test und Optimierung am Prüfstand. Die Arbeiten werden sowohl auf Basis eines weiter zu entwickelnden Simulationsmodells als auch an den bereits vorhandenen Prüfständen der Projektpartner durchgeführt. Grundlage stellen eigene Vorarbeiten dar, u.a. eine funktionierende Vektorregelung für sensorgeführten Betrieb. Kritischer Punkt und somit Fokus der Arbeiten ist der sensorlose Betrieb bei niedrigen Drehzahlen bzw. im Stillstand.
Das Projekt "Teilprojekt: Herstellung eines hochpoligen Ringmagneten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MS-Schramberg Sinter GmbH & Co. KG durchgeführt. Zielsetzung bei dem Projekt ist die Herstellung von Compounds für anisotrope, kunststoffgebundene, gepresste Magnete und der Magneten selbst. Die MS-Schramberg beabsichtigt im Rahmen des Förderprojektes und in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern sowohl die Compoundentwicklung, als auch die Entwicklung von Prozesstechnologie und Werkzeugtechnologie umzusetzen. Neben den in Rahmenplan beschrieben Verwertungsmöglichkeiten ergeben sich für derartig hergestellte Magnete und Magnetbaugruppen enorme Vorteile bezüglich Materialeinsparung und möglicher Magnetgeometrien. Weiterhin lässt sich der Prozess gegenüber den Wettbewerbstechnologien (gesinterte SmCo und NdFeB-Magnete) einfacher automatisieren, durch welche eine Produktion in Europa gegenüber 'Billiglohnländer' wettbewerbsfähig bleibt. Im Wesentlichen sehen wir allerdings die Substitution von gesinterten Seltdenerdmagneten im Bereich kleiner und mittlerer Antriebe. Gerade bei derartigen Antrieben wird ein hoher Aufwand für das Herstellen von Rotoren und Statoren mit gesinterten Vierkant- oder Segmentmagneten betrieben. Die Verwendung von multipolaren gepressten Ringen vereinfacht die Komplettierung zu fertigen Rotoren deutlich. Ein weiterer großer Vorteil ist die Reduzierung der Wirbelströme durch die gegenüber gesinterten Magneten sehr viel geringere elektrische Leitfähigkeit. Entwicklung eines geeigneten Compounds, Prozessentwicklung, Werkzeugentwicklung, Herstellung und Charakterisierung von Prototypen.
Das Projekt "Teilprojekt: Werkstoff- und Prozessuntersuchungen für den Statorverguss durch Spritzgießen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Chemnitz, Institut für Fördertechnik und Kunststoffe, Professur Kunststoffe durchgeführt. Ziel des Förderprojektes 'Großserientaugliche Herstellverfahren für neuartige elektrische Axialflussmotoren' ist es im Rahmen vom Förderschwerpunkt 'Serienflexible Technologien für elektrische Antriebe von Fahrzeugen - Elektrische Antriebe' das vorentwickelte Motorkonzept DYNAX® soweit zu optimieren, dass ein serienreifer, leistungsfähiger, prozesssicherer, kostengünstiger und qualitativ hochwertiger Motor am Ende des Verbundprojektes realisiert werden kann. Spezifisches Teilziel der TU Chemnitz Professur Kunststoffe ist die Bereitstellung eines duroplastischen Spritzgussprozesses zum Umspritzen einer Statorbaugruppe. Die werkstoff- und prozesstechnischen Untersuchungen dienen dabei dazu, ein geeignetes Werkstoffsystem sowie einen Spritzgießprozess zu qualifizieren, dass einen reproduzierbaren Spritzgießprozess sowie die Funktionen des Stators im Betriebszustand gewährleistet. Hauptarbeitspakete der TU Chemnitz ist die Entwicklung eines duroplastischen Statorvergusses durch Spritzgießen. Dabei Werkstoff- und Prozessuntersuchungen durchzuführen sowie Werkzeugkonzepte zu erstellen. Darüber hinaus unterstützt die TU Chemnitz die jeweils federführenden Projektpartner in den Arbeitspaketen 'Tangentialwicklung' und 'Rotormagnete'.
Das Projekt "Teilprojekt: Industrialisierung der Tangentialwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Compact Dynamics GmbH durchgeführt. Compact Dynamics hat ein neuartiges Antriebssystem DYNAX®, bestehend aus einem Axialflussmotor mit integrierter Leistungselektronik, entwickelt. Besonderes Kennzeichen dieses Motortyps ist die Tangentialwicklung im Stator und damit der Entfall der Wickelköpfe. Zusammen mit der integrierten Elektronik ermöglicht dies eine extrem kompakte Bauweise bei gleichzeitig sehr hoher Energieeffizienz und einen Betrieb im Sicherheitskleinspannungsbereich unter 60V. Ferner ist DYNAX® nicht nur durch Anpassung der Wicklung sondern auch über die Zahl der verwendeten Statorsegmente in einfacher Weise skalierbar. Systemkomplexität und -kosten bei E-Fahrzeugen werden drastisch reduziert. DYNAX® Prototypen werden aktuell handgefertigt. Für eine wirtschaftliche Serienfertigung bedarf es allerdings Designoptimierungen und neu zu entwickelnde Automatisierungsverfahren. Im GroAx-Projekt werden hierzu in Kooperation mit verschiedenen Forschungsinstituten und Fertigungspartnern großserientaugliche Herstellverfahren entwickelt. Für Großserie entwickelt werden sollen folgende Produkte und Prozesse zur Herstellung und Fertigung: Tangentialwicklung, Statorkühler, Stator, Magnetring für Rotor, Rotorglocke, Sensorlose Motorregelung. Die zu entwickelnden Konzepte werden bis zu einem Qualifizierungssystem komplettiert. Die Fertigung und Produktion wird für eine Stückzahl von 50.000 simuliert um ausreichende Flexibilität und einen effizienten Betrieb zu ermöglichen.
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