Einfluss eines integrierten Dreschtrommelantriebes auf die Entkörnung- und Abscheideprozesse am Dreschwerk
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ein hohes Potential zur Steigerung der Leistungsdichte und des Wirkungsgrades elektrischer Maschinen besteht in einer verbesserten Kühlung. Spezielle Anforderungen gelten zudem für elektrische Antriebe, die besonderen Anforderungen bezüglich ihrer Umgebung, einer kompakten Bauweise oder integriertem Einbau unterliegen und über eine hohe Überlastfähigkeit verfügen sollen oder sich durch eine sehr hohe Leistungsdichte auszeichnen. Ein neuer Lösungsansatz liegt hier im Einbetten oder Eingießen der elektrischen Komponenten in ein Medium (PCM-Material), das eine bessere Wärmeabgabe an das Gehäuse gewährleistet, kombiniert mit einem neuen Kühlkonzept unter Ausnutzung der Änderung dessen Aggregatzustandes, mit dem sich Lastspitzen thermisch abfangen lassen. Dieses Konzept wird in der elektrischen Antriebstechnik bisher nicht ausgenutzt. Hingegen ist in anderen technischen Bereichen wie der Bauindustrie und der Medizintechnik die Ausnutzung sowohl der sensiblen als auch der latenten Wärmespeicherung technischindustriell gebräuchlich. An dieser Stelle setzt dieses Forschungsprojekt an. An einem realitätsnahen Funktionsmuster auf Basis einer 3kW Asynchronmaschine aus der Serienproduktion wurde die Ausnutzung der unterschiedlichen physikalischen Effekte bei der Wärmespeicherung für eine elektrische Maschine untersucht, indem diese mit Kammern mit technischem Paraffin ausgestattet wurde. Diese Kombination ist technologisch sehr anspruchsvoll, da die Materialwahl und Technologie neben den angestrebten physikalischen auch die elektromagnetischen und chemischen Eigenschaften innerhalb des elektrischen Betriebsmittels, die Dichtung des flüssigen Paraffins, die Auswirkungen des Volumenwechsels und der mechanischen Spannungen garantieren muss. Antragsgemäß wurde im Projekt ein derartiges Muster realisiert. Die Untersuchungen wurden durch den begleitenden Aufbau eines thermisches Simulationsmodells gestützt. Der Funktionsnachweis konnte praktisch und theoretisch für die bessere Kühlung der elektrischen Maschine durch die bessere Wärmeleitung des festen und Konvektion des verflüssigten Paraffins nachgewiesen werden. Der erhoffte Effekt durch den Phasenumschlag blieb wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit des eingesetzten PCM- Materials jedoch unzureichend. Für die Perspektive der grundsätzlichen Erwärmungs- und Kühlungsaussagen erwies sich die Einordnung in das spezifische Anwendungsumfeld als produktiv. Die integrierte Dreschtrommel gemäß Antrag ist prädestiniert für den Einsatz eines solchen Kühlsystems mit ihrem innen liegenden Stator und ihrem Betrieb in ungünstiger beziehungsweise gekapselter Atmosphäre. Wegen des Einsatzes in mobilen Arbeitsmaschine erfolgt ihre Auslegung orientiert auf eine hohe Leistungsdichte bei möglichst geringer Masse und gleichzeitiger kurzzeitiger Überlastfähigkeit. Im Forschungsprojekt wurde für das Antriebskonzept die elektromagnetische und thermische Auslegung eines Dreschtrommelmotors durchgeführt und ein Funktionsnachweis erbracht. Die industrielle Nutzung des Effektes des Phasenumschlages verbleibt wegen einiger ungünstiger Eigenschaften der verfügbaren PCM-Materialien, besonders der Wärmeleitfähigkeit, und des hohen technologischen Aufwandes der Verkapselung in Frage gestellt oder deren Entwicklung zumindest an neue Materialien gebunden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Auslegung von Antrieben für Mobile Arbeitsmaschinen, 8. Technischer Tag Wernigerode 29./30. September 2009, Wernigerode, Deutschland
Michalke, N.; Schuffenhauer, U.
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Dreschtrommel mit elektrischem Antrieb, Patentanmeldung TU Dresden, Tag der Einreichung 22.04.2009, Aktenzeichen 10 2009 002 579.0
Aumer, W.; Bernhardt, G., Lindner, M.; Michalke, N., Kuß, H.; Schuffenhauer, U.
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Integration and Benefits of Electrical Solutions in Mobile Working Machines, ECPE Seminar, 30 - 31 March 2009, Munich, Germany
Herlitzius, Th.; Aumer, W.; Lindner, M.; Bernhardt, G., Kuß, H.; Michalke, N. Schuffenhauer, U.
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Integration of an Electrical drive into a Tangential Threshing Cylinder, Hannover, 67th Int. Conference on AgEng 2009
Herlitzius, Th.; Aumer, W.; Lindner, M.; Bernhardt, G., Kuß, H.; Michalke, N. Schuffenhauer, U.
