Berlin 2005 – scientific programme

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MA: Magnetismus

MA 11: FV-internes Symposium ”Applied Magnetism” (Organizers: R. Hilzinger, H. Huneus, J. Wecker)

MA 11.5: Invited Talk

Saturday, March 5, 2005, 11:00–11:30, TU H1028

Elektrische Grossmaschinen mit Permanentmagneterregung — •Axel Möhle — Siemens AG AD LD SEB, Nonnendammalle 72, 13629 Berlin

Durch die Verfügbarkeit leistungsfähiger Permanentmagnete hoher Remanenzinduktion und Koerzitivfeldstärke dringt die permanentmagneterregte Synchronmaschine inzwischen auch in den Bereich der elektrischen Grossmaschinen vor. Schiffsantriebe mit einem Drehmoment von bis zu 600 kNm und eine Windkraftanlage mit einem Bemessungsmoment von 1800 kNm sind bereits erfolgreich im Einsatz. Durch die immer noch relativ hohen Kosten für das Magnetmaterial beschränkt sich der Einsatz derzeit jedoch noch auf solche Anwendungen, bei denen durch die Verwendung der Technologie ein überdurchschnittlicher Kundennutzen erzielt wird, der den Mehrpreis rechtfertigt.
Nach einer kurzen Einführung in den Aufbau und die Funktionsweise konventioneller, elektrisch erregter Synchronmaschinen wird dieser durch die Permanentmagneterregung erzielbare Kundennutzen anhand einiger Anwendungsbeispiele erläutert. Bei zwei modernen Schiffsantrieben ermöglicht die verlustarme Permanentmagneterregung den Verzicht auf den herkömmlichen Läuferkühlkreislauf, wodurch in dem einen Fall ein sehr schlanker und damit hydrodynamisch günstiger Pod-Antrieb ermöglicht werden kann, der unter dem Schiffsrumpf hängend, ohne ein von aussen zugeführtes Kühlmedium betrieben wird. In dem zweiten Beispiel wird der durch den Verzicht auf die elektrische Erregung gewonnene Bauraum zur Integration der Umrichter in die Maschine genutzt, wodurch ein kompakter und bezüglich der EMV gut abgeschirmter U-Boot-Hauptantrieb entsteht.
Als weiterer Anwendungsfall wird ein direktangetriebener Windkraftgenerator vorgestellt. Durch den Einsatz von Permanentmagneten kann hier auf die Erregereinrichtung im Turm verzichtet werden. Ferner lassen sich, im Vergleich zur elektrisch erregten Synchronmaschine, höhere Polzahlen verwirklichen, wodurch sich das System Maschine/Umrichter besser optimieren lässt. Auch ist die Ausnutzung im Vergleich zur konventionellen Synchronmaschine höher. Die Gewichtsersparnis, die sich daraus ergibt, stellt insbesondere bei dieser Anwendung einen unmittelbaren Kundennutzen dar.