antriebstechnik 10/2018

ELEKTROMOTOREN
Es wurden zwei Reluktanzmotoren auf ein maximales Drehmoment
ausgelegt und konstruiert, ein Massivläufer mit Polschuhgeometrie
(RM1, Bilder 03, 06 und Tabelle 02) und ein Rotor mit Flusssperren
(RM2, Bild 07 und Tabelle 03). Der Flusssperrenrotor
wurde aus Eisen-Kobalt-Blechen (Vacodur49) gefertigt, da sowohl
die mechanische Festigkeit als auch die Sättigungsinduktion dieser
Bleche im Vergleich zu Silizium-Elektroblechen deutlich höher
sind. Es ist zu beachten, dass auch der Preis für Eisen-Kobalt-
Bleche deutlich höher ist. Die Kosten für ein Eisen-Kobalt-Blechpaket
betragen etwa das Vierfache im Vergleich zu einem Eisen-
Silizium-Blechpaket.
Um den Aufbau eines Versuchsstands zu vereinfachen, nutzen
sowohl der Vergleichs-Asychronmotor als auch die Reluktanzmotoren
Statoren gleicher Bauart.
Die Rotoren der beiden Reluktanzmotoren wurden um jeweils
eine Nutteilung (10°) geschrägt, um Pendelmomente aufgrund des
Nutrastens zu verringern.
06 Massivläufer RM1
mit montierten Lagern
Simulativer Vergleich
Für einen ersten Vergleich wurden FE-Modelle für alle Motoren erstellt.
Das Material für den Massivläufer wurde vom Hersteller magnetisch
nicht spezifiziert, daher wurden hierfür Literaturwerte angenommen
(Bild 08) und [6].
Um eine Vergleichbarkeit der Simulationen zu gewährleisten,
wurde in alle Motoren der gleiche sinusförmige Strom in Höhe des
Nennstroms des Asynchronmotors eingeprägt. Für den Asynchronmotor
wurde zusätzlich sein Nennschlupf von 0,4 % eingestellt.
Der Asynchronmotor erreicht ein Drehmoment von 24,65 Nm.
Der Polschuhläufer erreicht ein maximales Drehmoment von
16 Nm und der Flussperrenläufer erreicht maximal 19 Nm.
In der Simulation erreichen die Reluktanzmotoren nicht das
Drehmoment des Asynchronmotors. Dafür treten keine Stromwärmeverluste
im Rotor auf.
Die berechneten Ummagnetisierungsverluste sind im Vergleich
zum Asynchronmotor deutlich höher. Da bestimmte Effekte, etwa
der Kanteneinfluss der Bearbeitung, bei der Verlustberechnung der
07
Geometrie des Flusssperrenläufers RM2
h
d Fe
d Iso
h
R 1
R 2
D W
1,2 mm
0,8 mm
1,8 mm
41 mm
289,6 mm
45,5 mm
Material Vacodur 49
(s. [8])
Tabelle 03: Geometrie des Flusssperrenläufers
RM2
d Iso
R 2
R 2
d
D Fe
W
R 1
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