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Bild1: Messemodell                              Bild 2: Erläuterung EPG - Aufbau             Übersetzung 1:4 ins Schnelle        

Problem:Als die INGELHEIM CONSULTING GmbH das EPG erstmals vorstellte, mußte sie

• bei Fachleuten aus dem Maschinenbau und der Getriebetechnik vor allem gegen bekannte prinzipielle Vorurteile gegenüber elektrischen Maschinen ankämpfen, nämlich daß sie voluminös und damit schwer seien.
• bei Fachleuten aus der Elektrotechnik gegen das Vorurteil, daß es sicherlich günstiger sei gleich einen geeigneten Elektromotor einzusetzen.
• bei Fachleuten aus beiden Disziplinen  zusätzlich gegen die Erfahrung, daß bisherige elektrische Maschinen grundsätzlich einen ungünstigeren Wirkungsgrad als mechanische Getriebe aufweisen.

Nachfolgend soll daher nachgewiesen werden, daß beim EPG die bisherigen Erfahrungen mit elektrischen Maschinen zumindest in Bezug auf den Wirkungsgrad nicht oder zumindest nur eingeschränkt zutreffen.

Grund dafür ist:

1. Im EPG – Läufer müssen wir keine Netzspannung beachten. Spannung und Stromfluß regeln sich in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Belastung des Getriebes
2. Durch den Aufbau werden die Frequenz und damit die Eisenverluste und die Polzahl und damit die Kupferverluste deutlich reduziert.

Bei Schalt- oder stufenlos verstellbaren Getrieben glauben wir in Bezug auf den Bauraum und das Gewicht mit bestehenden Konzepten konkurrenzfähig sein zu können. Neue Konzepte lassen weitere Verbesserungen erwarten.      Vgl.

Systemerläuterung:

Das EPG ist eine integrierte Einheit aus festverdrahtetem Drehstromgenerator und Drehstrommotor. Generator und Motor sind dabei so angeordnet, daß - wie bei Planetengetrieben bekannt - ein Teil der Leistung verlustfrei als Kupplungsleistung übertragen wird, was zu einem hohen Getriebewirkungsgrad führt.

Die Skizze dient dem Verständnis.

• Oben links: Man nehme einen zweipoligen Drehstromgenerator und einen 6 poligen Drehstrommotor. Dann erhält man die gezeigten Drehzahlverhältnisse.
• Oben rechts:  Man drehe den Abtriebsläufer nach außen um. Dann ändert sich prinzipiell nichts.
• Unten links: Man schiebe die beiden Wicklungsteile ineinander und befestige sie miteinander. Auch dies ändert  nichts an der Funktion. Das Wicklungsteil steht in dieser Skizze noch.
• Unten rechts: Nun halte man den Außenläufer fest und lasse das Wicklungsteil als Läufer drehen. Da unten links der Antrieb relativ zum Wicklungsteil dreimal so schnell in die eine Richtung dreht wie der Abtrieb in die andere, gilt dieses Drehzahlverhältnis auch bei festgehaltenem Abtrieb und losgelassenem Wicklungteil. Es gilt für obige Skizze n(Antrieb) – n(Wicklungsteil) =3*( n(Wicklungsteil) – 0). Daher ist n(Antrieb) = 4* n(Wicklungsteil). Das in Bild 1 gezeigte Messemodell übersetzt mit dieser Rate ins Schnelle. Diese Anordnung nennen wir EPG = elektrisches Planetengetriebe. Die Gesetze der mechanischen Planetengetriebe gelten auch für dieses System. Zur Berechnung des Bauverhältnisses setze man anstelle der Zähne mechanischer Planetengetriebe die Polpaarzahlen am EPG-Läufer ein.

Verbesserung des Getriebewirkungsgrades elektrischer Getriebe durch das EPG:

• Die Eigenart elektrischer Getriebe mit einer einzigen Übersetzung ist, daß wir keine Spannung innerhalb des Getriebes beachten müssen. Bei elektrischen Maschinen an einem Netz, müssen wir die Netzspannung beachten, was in der Regel nur mit mehreren Leitern pro Nut möglich ist. Mit diesen hat man Nutenfüllungsgrade von ca. 0,6-0,7. Bei elektrischen Getrieben können wir den Nut mit einem einzigen,aber natürlich auch mit mehreren Rechtecksleiter füllen. Dies dient der Vereinfachung des Systems und reduziert die Leiterverluste um 33% (Man vergrößert bei vorgegebenem Bauraum den Leiterquerschnitt).
• Betrachtet man ein EPG mit der Untersetzung 2:1, dann hat man n Polpaare zum Antriebsläufer und n Polpaare zum Gestell. Beim konventionellen elektrischen Getriebe hat man am Generator n Polpaare und am Motor 2n Polpaare. Damit verringert man die Leiterverluste nochmals um 33%. Gleichzeitig werden die Frequenzen halbiert, da ja die Induktion in dem mit halber Antriebsdrehzahl drehenden EPG-Läufer geschieht. Die Frequenzverringerung verringert die Eisenverluste.

Damit erschließt das EPG völlige neue Anwendungsgebiete.

Vorteile

• · Verschleißfreiheit und Wartungsarmut
• · einfache Schaltbarkeit in mehreren Stufen oder
• · stufenloser Betrieb
• · hohe Wirkungsgrade [im Übersetzungsbereich 1:0,7 - 1:3 werden elektrische Verluste gegenüber Generator-Motor-Lösung (serieller Hybridantrieb) ungefähr halbiert]
• · niedrige Herstellkosten bei Serienherstellung
• · Ölfreiheit und lageunabhängiger Einbau
• · ruhiges Laufgeräusch
• · Drehschwingungsdämpfung und integrierter Überlastschutz
• · hohe Drehzahlen und hohe Drehmomente (Windkraftanlagen bis 2 Mio. Nm)

Wichtiger Hinweis: Das EPG ist nur als Leistungsgetriebe und nicht als Stellgetriebe geeignet, da ohne gesonderte Regelung keine Haltekräfte im Stillstand vorhanden sind!!! Für Stellgetriebe siehe

[Getriebe]