Entwicklung integrierter elektrisch-hydraulischer Antriebssysteme für mobile Arbeitsmaschinen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Siegfried Helduser; Professor Dr.-Ing. Hans Kuß
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 15683642

In mobilen Arbeitsmaschinen erfüllen hydraulische Antriebe heute aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte und ihrer guten Regelbarkeit vielfältige Antriebsaufgaben. Die Versorgung hydraulischer Aktoren erfolgt bis heute durch eine am Dieselmotor angeflanschte Hydraulikpumpe. Um in diesel-elektrischen Arbeitsmaschinen eine kostengünstige, effiziente und geräuscharme Hydraulikversorgung einsetzen zu können, die mit elektrischer Energie betrieben werden kann, muss man beim derzeitigen Stand der Technik Pumpe und Motor als einzelne Baugruppen miteinander verbinden, was mit hohem Gewicht, Platzbedarf und hohem Montageaufwand verbunden ist. Auf der Basis einer Außenzahnradpumpe und eines geschalteten Reluktanzmotors mit Kom-paktumrichter soll ein effizientes, kostengünstiges und geräuscharmes Druckversorgungssystem mit hoher Leistungsdichte entwickelt werden. Der dafür notwendige, sehr hohe Integrationsgrad von Elektromotor und Hydraulikpumpe ist gegeben, indem wesentliche Funktionsteile des Motors (Läufer) gleichzeitig Funktionsteile der Pumpe (Zahnräder) sind. Eine solche Antriebseinheit bietet bedeutende Vorteile beim Einsatz in der Arbeitsmaschine, wie geringere Abmessungen, geringere Masse, beliebige Platzierung, guter Wirkungsgrad und geringerer Aufwand für Leistungs- und Signalübertragung. Für die Entwicklung solcher ¿geschalteten Reluktanzpumpen¿ sind grundlegende Erkenntnisse über Zahngeometrie, Materialauswahl, mechanische Belastungen, magnetische Streuflüsse und Dichtungssysteme zu erarbeiten, da bisherige Erkenntnisse für die Entwicklung der Einzelkomponenten Motor und Pumpe nicht miteinander zu vereinbaren sind. Im Ergebnis dieses Forschungsvorhabens soll das technische Potenzial einer geschalteten Reluktanzpumpe sowie der Zusammenhang zwischen Baugröße, Drehmoment (Druck) und Leistung dargestellt werden. Auf der Basis dieses Ergebnisses ist die Entwicklung einer Reluktanzpumpe auch für andere Anwendungen, z.B. in der Automobilindustrie und der Stationärhydraulik, möglich.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Norbert Michalke