DE29923515U1 - Demagnetization-proof, permanently excited ship propulsion - Google Patents

Demagnetization-proof, permanently excited ship propulsion

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DE29923515U1 DE29923515U DE29923515U DE29923515U1 DE 29923515 U1 DE29923515 U1 DE 29923515U1 DE 29923515 U DE29923515 U DE 29923515U DE 29923515 U DE29923515 U DE 29923515U DE 29923515 U1 DE29923515 U1 DE 29923515U1
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Claims (33)

1. Elektrisches Antriebssystem für große Leistungen, z. B. für Leistungen über 500 kW, mit hoher Verfügbarkeit und Lebens­ dauer, insbesondere für ein seegehendes Schiff, wobei das An­ triebssystem einen permanentmagneterregten, mit zumindest ei­ nem Drehenergie-Verbraucher, insbesondere einem Schiffspro­ peller, zusammenwirkenden Elektromotor und zumindest einen Stromrichter zur Energieversorgung des Elektromotors sowie eine Steuer-, Regel- und Überwachungseinrichtung für das Sys­ tem aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor langzeitig zuverlässig arbeitend ausgebildet und insbesondere gegen eine gänzliche oder teilweise Entmagneti­ sierung geschützt ausgebildet ist, wobei dies durch sich er­ gänzende konstruktive und betriebstechnische, z. B. schal­ tungs- und regeltechnische Maßnahmen, in Bezug auf den Motor und den Stromrichter, erreicht wird.1. Electric drive system for large outputs, e.g. B. for powers over 500 kW, with high availability and life, especially for a seagoing ship, the drive system to a permanent magnet, with at least egg nem rotary energy consumer, in particular a Schiffpro peller, interacting electric motor and at least one converter to supply energy to the Electric motor and a control, regulating and monitoring device for the system, characterized in that the electric motor is designed to work reliably for a long time and in particular is protected against a total or partial demagnetization, this being due to the fact that it is complementary in terms of design and operation, e.g. . B. circuit and control measures in relation to the motor and the converter. 2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es Permanentmagnete aus einer magnetisch alterungsbeständigen Magnetlegierung, z. B. auf der Basis von gesintertem und wärmebehandeltem Neodym-Eisen-Bor aufweist, die insbesondere formschlüssig an dem Läufer des Elektromo­ tors befestigt sind.2. Drive system according to claim 1, characterized records that there are permanent magnets from a magnetic aging-resistant magnetic alloy, e.g. B. on the basis of sintered and heat-treated neodymium iron boron, which in particular form-fitting on the rotor of the electromo tors are attached. 3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Elektromotor ohne Kühlung durch ein Kühlmittel mit Rückkühlung arbeitend ausgebildet ist und insbesondere bei Einsatz als Ruderpropellermotor eine Gondel­ außenwandkühlung aufweist.3. Drive system according to claim 1 or 2, characterized ge indicates that the electric motor without cooling through a coolant is designed to work with recooling and especially when used as a rudder propeller motor outside wall cooling. 4. Antriebssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkreisauslegung derart ist, daß im Bemessungspunkt eine selbsttätige Begrenzung ei­ nes Kurzschlußstroms auf unkritische Werte erfolgt.4. Drive system according to claim 1, 2 or 3, characterized characterized in that the magnetic circuit design such  is that there is an automatic limitation at the design point short-circuit current to non-critical values. 5. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Wicklungen des Elektromotors eine Strombegrenzung durch den Stromrichter, die parametrierbar ist, z. B. auf 110% bis 120% des Auslegungsstroms, erfolgt.5. Drive system according to one or more of the preceding Claims, characterized in that in the Windings of the electric motor limit the current through the Power converter that can be parameterized, e.g. B. to 110% to 120% of the design current. 6. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromrichter für seine einzelnen Zweige eine Höchststrombe­ grenzung aufweist, die parametrierbar ist, z. B. auf einen Wert, der zuverlässig eine Entmagnetisierung durch Überstrom verhindert.6. Drive system according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the Power converter for its individual branches a maximum current has limit that can be parameterized, e.g. B. on one Value that reliably demagnetizes through overcurrent prevented. 7. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es Strombegrenzer aufweist, die aufgrund eines physikalischen Effekts sehr schnell, z. B. in weniger als 1 Millisekunde, ab­ schalten, insbesondere HTSL-Strombegrenzer.7. Drive system according to one or more of the preceding Claims 1 to 6, characterized in that it has current limiters which are due to a physical Effect very quickly, e.g. B. in less than 1 millisecond switch, especially HTSL current limiters. 8. Antriebssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es IGBT- Leistungshalbleiter mit einer Schnellabschaltautomatik bei Fehlfunktion aufweist.8. Drive system according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that it is IGBT Power semiconductors with an automatic shutdown Malfunction. 9. Antriebssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es funk­ tionsüberwachte Thyristoren aufweist.9. Drive system according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that it is radio tion-monitored thyristors. 10. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es Meßeinrichtungen zwischen dem Stromrichter und dem Elektromo­ tor für die einzelnen Phasenströme aufweist.10. Drive system according to one or more of the preceding the claims, characterized in that it  Measuring devices between the converter and the electromo Tor for the individual phase currents. 11. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es Meßeinrichtungen für die Phasenströme zwischen seinem Strom­ richtertransformator und dem Stromrichter aufweist.11. Drive system according to one or more of the preceding the claims, characterized in that it Measuring devices for the phase currents between its current has rectifier transformer and the converter. 12. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es parametrierbare Stromgrenzen in Abhängigkeit von der Motor­ drehzahl und ggf. dem Motordrehmoment aufweist.12. Drive system according to one or more of the preceding the claims, characterized in that it parameterizable current limits depending on the motor speed and possibly the engine torque. 13. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen auch unter Last schaltbaren Leistungsschalter zwischen seinem Versorgungsnetz und dem Stromrichtertransformator auf­ weist.13. Drive system according to one or more of the preceding the claims, characterized in that it a circuit breaker switchable even under load its supply network and the converter transformer points. 14. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Erdschluß-Anzeige und -Schutzeinrichtung, für Schiffe in Äquivalenz, aufweist.14. Drive system according to one or more of the preceding the claims, characterized in that it an earth fault indicator and protection device, for ships in equivalence. 15. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Leitungsbruch-Überwachungseinrichtung aufweist.15. Drive system according to one or more of the preceding the claims, characterized in that it has a line break monitoring device. 16. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Phasensymmetrie-Überwachungseinrichtung aufweist. 16. Drive system according to one or more of the preceding the claims, characterized in that it has a phase symmetry monitoring device.   17. Antriebssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß es weitere Überwachungs- und Schutzschaltungskomponenten, Regelungen und Steuerungen aufweist, insbesondere für Überströme und Über­ wärme.17. Drive system according to one or more of claims 5 to 16, characterized in that there are others Monitoring and protection circuit components, regulations and Has controls, especially for overcurrents and over warmth. 18. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Mehrfach-Wicklungssystem im Motor mit zwei jeweils in die Wicklungen speisenden Stromrichtern aufweist, wobei jeweils drei Stränge zu einem Drehstromsystem zusammengeschaltet wer­ den.18. Drive system according to one or more of the preceding the claims, characterized in that it a multiple winding system in the motor with two each in the Has windings feeding converters, each who connected three strands to a three-phase system the. 19. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Ferndiagnoseeinrichtung aufweist, die insbesondere das Schiffsbetriebssystem und den Stromrichter mit seinen Kompo­ nenten erfaßt.19. Drive system according to one or more of the preceding the claims, characterized in that it has a remote diagnostic device, in particular the Ship operating system and the converter with its compo nents recorded. 20. Antriebssystem, insbesondere nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß es Permanentmagnete aus einer magnetisch alterungsbeständigen und besonders korro­ sionsfesten Magnetlegierung, z. B. auf der Basis von gesinter­ tem und wärmebehandeltem Neodym-Cobalt-Kupfer-Eisen-Bor auf­ weist.20. Drive system, in particular according to claim 2, because characterized in that it is made of permanent magnets a magnetically aging-resistant and particularly corro Sion-proof magnetic alloy, e.g. B. on the basis of sintered and heat-treated neodymium-cobalt-copper-iron-boron points. 21. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Permanentmagnete dauerhaltbar beschichtete oder lackierte Magnetblöcke, insbesondere dauerhaltbar beschichtete oder la­ ckierte Magnetblöcke in Quaderform, aufweist. 21. Drive system according to one or more of the preceding the claims, characterized in that it permanently coated or coated as permanent magnets Magnetic blocks, especially long-lasting coated or la tiled magnetic blocks in cuboid shape.   22. Antriebssystem nach Anspruch 21, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Magnetquader auf ihrer Unterlage durch Kleben fixiert sind, insbesondere durch einen vollver­ netzten Silikonkleber in Form eines Einkomponentenklebers.22. Drive system according to claim 21, characterized ge indicates that the magnet blocks on their base are fixed by gluing, in particular by a fully ver wet silicone adhesive in the form of a one-component adhesive. 23. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerwicklungen Temperatursensoren aufweisen, insbesondere Temperatursensoren mit einer Meßauswertung und/oder der Aus­ lösung einer Warnfunktion.23. Drive system according to one or more of the preceding the claims, characterized in that the Stator windings have temperature sensors, in particular Temperature sensors with a measurement evaluation and / or the off solution of a warning function. 24. Antriebssystem nach Anspruch 23, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Temperatursensoren auf den Rege­ lungsteil des Systems aufgeschaltet sind, um eine Überhitzung der Wicklungen und/oder Erregermagnete zu verhindern.24. Drive system according to claim 23, characterized ge indicates that the temperature sensors on the rain tion part of the system are switched to overheating to prevent the windings and / or excitation magnets. 25. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Durchmesser und Höchstdrehzahl des Elektromotors derart be­ messen sind, daß auch bei Höchstdrehzahl eine Restkraft zwi­ schen einem Magnetquader und seiner Auflagefläche verbleibt (selbsttätige Magnetdauerhäftung).25. Drive system according to one or more of the preceding the claims, characterized in that Diameter and maximum speed of the electric motor be so measure that even at maximum speed, a residual force between remains a magnetic block and its contact surface (automatic permanent magnet holding). 26. Antriebssystem, insbesondere nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Stator des Elektro­ motors mit seinen Wicklungen in sein Gehäuse eingeschrumpft ist und in seinem Wickelkopfbereich feste, wärmeableitende Brücken, insbesondere aus gefülltem Kunststoff, z. B. aus ge­ fülltem Epoxydharz, aufweist, wobei die Wicklungsköpfe selbst mit Isolationsharz vergossen sind.26. Drive system, in particular according to claim 3, because characterized in that the stator of the electro motors with its windings shrunk into its housing and is solid, heat-dissipating in its winding head area Bridges, especially made of filled plastic, e.g. B. from ge filled epoxy resin, the winding heads themselves are potted with insulation resin. 27. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregermagnete vorzugsweise in Form von Quadern ausgebildet, auf Polschuhen mit einer Polygonoberfläche angeordnet sind und von außen durch eine Bandage auf den Polygonflächen fi­ xiert werden.27. Drive system according to one or more of the preceding the claims, characterized in that the Excitation magnets preferably in the form of cuboids,  are arranged on pole pieces with a polygon surface and fi from the outside by a bandage on the polygon surfaces be fixed. 28. Antriebssystem nach Ansprüche 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bandage aus faserverstärktem Kunststoff besteht, insbesondere aus einem mit Glasfaser, Kohlefaser oder Keflar verstärktem Kunststoff besteht, wobei die Bandage vorzugsweise nicht vorgetränkte Fasern in Band­ form aufweist.28. Drive system according to claims 7, characterized ge indicates that the bandage is made of fiber-reinforced Plastic consists, in particular, of one with glass fiber, Carbon fiber or Keflar reinforced plastic is made, whereby the bandage preferably not pre-soaked fibers in band has shape. 29. Antriebssystem nach Anspruch 28, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kunststoff ein Isolationskunst­ stoff der Klasse F ist, insbesondere ein gefülltes Transfor­ matorenharz.29. Drive system according to claim 28, characterized ge indicates that the plastic is an insulation art Class F substance, especially a filled Transfor mineral resin. 30. Antriebssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Erre­ germagnete eine Bandage aus A-magnetischem Material, z. B. aus einem nichtrostenden Stahlband, aufweisen.30. Drive system according to one or more of claims 1 to 27, characterized in that the Erre germagnete a bandage made of A-magnetic material, e.g. B. from a stainless steel strip. 31. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor ein Öffnungsloses, gekapseltes Außengehäuse auf­ weist.31. Drive system according to one or more of the preceding the claims, characterized in that the Electric motor an open, encapsulated outer housing points. 32. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es im Elektromotor Magnetfeldsensoren aufweist, insbesondere pe­ riodisch oder ereignisgesteuert einschaltbare, Magnetfeldsen­ soren. 32. Drive system according to one or more of the preceding the claims, characterized in that it has magnetic field sensors in the electric motor, in particular pe Magnetic fields that can be switched on periodically or event-controlled soren.   33. Antriebssystem nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Recheneinheit aufweist, die fortlaufend unter Berück­ sichtigung von Einzelgrößen, z. B. Einzelströmen in dem Elekt­ romotor, der Wicklungstemperatur, der abgegebenen Leistung und der Drehzahl sowie ggf. weiterer Einflußgrößen, den e­ lektrischen und magnetischen Zustand des Motors rechentech­ nisch ermittelt und einer Warnung bei Annäherung an kritische Größen abgibt, vorzugsweise auch gegensteuernde Maßnahmen einleitet.33. Drive system according to one or more of the preceding the claims, characterized in that it has an arithmetic logic unit that continuously takes care inspection of individual sizes, e.g. B. individual flows in the elect romotor, the winding temperature, the power output and the speed and any other influencing variables, the e electrical and magnetic condition of the motor nically determined and a warning when approaching critical Releases sizes, preferably also countermeasures initiates.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102013225598A1 (en) * 2013-12-11 2015-06-11 Siemens Aktiengesellschaft Direct converter with reactive power reduction using zero-voltage components
US20170324285A1 (en) * 2015-01-26 2017-11-09 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft Stator for an electric motor and method for the production thereof

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