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Harmonic Brushless Field Excitation Methods for Electrical Machines

Projektbeschreibung

Elektrische Maschinen ohne Bürsten und Seltene Erden

Die Abhängigkeit Europas von Seltenen Erden stellt eine Herausforderung im Hinblick auf die Nachhaltigkeit der Produktion elektrischer Maschinen dar. Darüber hinaus sind herkömmliche elektrische Maschinen mit Wicklungs-Magnetfeld für die Rotorerregung auf Bürsten angewiesen, was zu Wartungsproblemen und verringerter Zuverlässigkeit führt. Die Nachfrage nach kosteneffizienten, langlebigen und umweltfreundlichen Lösungen für elektrische Maschinen wächst. Daher bleibt es ein wichtiges Ziel für die Entwicklung zukünftiger elektrischer Maschinen, die Abhängigkeit von Seltenen Erden bei gleichzeitiger Sicherstellung einer hohen Leistung zu verringern. Das über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützte Projekt HARMFIX wird ein neuartiges Verfahren zur Erregung des Rotorfelds entwickeln, um einen bürstenlosen Betrieb bei gewickelten elektrischen Maschinen zu realisieren. Durch die Einführung einer neuen Ankerwicklungs-Konfiguration und die Optimierung der Maschinentopologie soll der Kupferverbrauch gesenkt und der Bedarf an kostspieligen Hilfskomponenten eliminiert werden.

Ziel

This project is focused on the design and development of new rotor field excitation methods to achieve brushless operation for wound-field electrical machines (EMs). The proposed method will provide an opportunity to reduce the reliance of EMs on rare-earth materials of which EU is lacking its resources and eliminate the usage of brushes for their rotor field excitation while improving the reliability and cost-efficiency of the machine systems. Through this method, a new armature winding configuration will be developed to generate not only the fundamental magnetomotive force (MMF) but also a suitable harmonic MMF component in the airgap of the EMs, while powered from a single customary current-controlled voltage source inverter (VSI). The rotor of these machines will be altered to house both harmonic and field windings. The harmonic MMF component will be employed to induce a harmonic current in the harmonic winding of the rotor, which will be rectified to excite the rotor field winding to achieve brushless operation and develop torque. A new topology optimization methodology will be developed to optimize the windings and minimize copper consumption. The EMs employing HARMFIX do not require rare-earth materials, costly auxiliary electromechanical excitation systems or custom-made power electronics circuitry, or control strategies for their brushless operation. Therefore, this method is a truly viable and sustainable alternative for commercial products which are currently employing rare-earth materials, brushless exciters or brushes, and slip rings.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2022-PF-01

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Koordinator

TAMPEREEN KORKEAKOULUSAATIO SR
Netto-EU-Beitrag
€ 215 534,40
Gesamtkosten
Keine Daten

Partner (2)