HF-Litzen für fahrerlose Transportsysteme
Miniaturisierung passiver Bauelemente
PACK LitzWire unterstützte einen Hersteller fahrerloser Transportsysteme bei der Entwicklung hochfrequenzoptimierter Übertragungsspulen, um die Vorteile von SiC- und GaN-Invertern voll auszuschöpfen – trotz großer Luftspalte und hoher Leistungsdichten.
Die Anwendung
In einem gemeinsamen Projekt mit einem Hersteller von fahrerlosen Transportsystemen (FTS/AGV) half PACK LitzWire, die passive Leistungselektronik für induktives Laden zu optimieren. Ziel war es, die Spulen trotz der systembedingt großen Luftspalte kompakt zu gestalten, die hohen Ströme effizient zu übertragen und gleichzeitig die thermische Belastung im Bodenbereich der Fahrzeuge zu kontrollieren.
Die Herausforderung
Die Herausforderung lag in der drastischen Erhöhung der Schaltfrequenzen durch den Einsatz von Wide-Bandgap-Halbleitern (SiC/GaN). Herkömmliche Kupferwicklungen erzeugten bei diesen Frequenzen erhebliche Skin- und Proximity-Verluste. Gleichzeitig konzentrierte die Miniaturisierung der Spulen die Verlustwärme auf engem Raum, sodass Standardwicklungen schnell an ihre Grenzen gekommen wären. Zusätzlich mussten die Spulen die hohen magnetischen Felder bei großen Luftspalten verkraften und mechanisch sowie elektrisch robust bleiben.
Die induktive Übertragungsspule wurde für hohe Schaltfrequenzen moderner SiC- und GaN-Inverter ausgelegt und ermöglicht trotz großer Luftspalte eine kompakte Bauform mit hoher Leistungsdichte und kontrollierter thermischer Belastung.
Die HF-optimierte Litzenkonstruktion mit extrem feinen Einzeldrähten reduziert Skin- und Proximity-Verluste gezielt und unterstützt eine gleichmäßige Stromverteilung bei hoher Effizienz und mechanischer Robustheit im FTS-Einsatz.
Lösungsstrategie
PACK LitzWire brachte seine HF-Kompetenz gezielt ein. Unter Nutzung des eigenen LiWiCalc®-Tools wurden extrem feine Einzeldrähte definiert, die den Strom optimal über den gesamten Querschnitt leiteten und die AC-Verluste minimierten. Gemeinsam mit dem Kunden wurde die Litzenkonstruktion so ausgelegt, dass ein hoher Kupferfüllfaktor bei gleichzeitig ausreichender Flexibilität erreicht wurde – ideal für die Integration in kompakte Bodenplatten. Simulationen und Verlustanalysen halfen, die optimale Balance zwischen Bauraumreduktion, thermischer Stabilität und Effizienz zu finden.
Ergebnis
Dank der hochfrequenzoptimierten HF-Litze konnte der Kunde die passiven Bauteile signifikant verkleinern, ohne die thermischen Grenzwerte zu überschreiten. Die hohen Schaltfrequenzen der Wide-Bandgap-Inverter wurden effizient in magnetische Leistung umgesetzt, wodurch das induktive Laden zuverlässiger, kompakter und energieeffizienter wurde. Das Ergebnis war ein leichteres, leistungsfähigeres FTS/AGV-System mit nahtloser Integration in die moderne Intralogistik.
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