Magnetfreie HV-Traktionsantriebe mit kontaktloser Leistungsübertragung

Der Beitrag stellt die Entwicklung eines magnetfreien HV-Traktionsantriebs mit kontaktloser Leistungsübertragung vor. Mahle hat eine verschleißfreie fremderregte Synchronmaschine (EESM) mit einem rotierenden induktiven Übertrager entwickelt, die durch eine durchgängige Entwicklungsmethodik und ein multiphysikalisches Optimierungswerkzeug einfach skalierbar ist. Die EESM kommt ohne Magnete aus und nutzt stattdessen einen Gleichstrom durch Erregerspulen im Rotor, was die Wartungsfreiheit und Umweltfreundlichkeit erhöht. Die EESM zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad im Teillastbereich und eine flexible Anpassung an applikationsspezifische Anforderungen aus. Die Auslegung und Regelung der Maschine erfordern eine multiphysikalische Optimierung, die elektromagnetische, mechanische und thermische Randbedingungen berücksichtigt. Ein innovatives Rotordesign ermöglicht hohe Drehzahlen und eine maximale Drehzahl von über 20.000/min. Die induktive Leistungsübertragung durch einen Drehtransformator eliminiert Verschleiß und ermöglicht eine wartungsfreie Nutzung. Die primär- und sekundärseitige Elektronik ist auf die Anforderungen der kontaktlosen Übertragung abgestimmt, wobei die Schaltfrequenz im kHz-Bereich liegt und Zero-Voltage-Switching zur Reduzierung der Schaltverluste eingesetzt wird. Die Messung und Regelung des Erregerstroms erfolgt über eine innovative Messschaltung, die die Überwachung des rotierenden Systems ermöglicht. Insgesamt bietet die EESM eine ressourcenschonende und umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Permanentmagnet-Synchronmaschinen.