- FE-Simulation eines Zahnspulenmotors
Unser Institut verfügt im Bereich der elektrischen Antriebstechnik über fundierte Erfahrungen in der konstruktiven, elektrischen und magnetischen Auslegung von Antriebs- und Leistungselektronik-komponenten sowie der mechatronischen Systemintegration. Unsere Kernkompetenzen sehen wir insbesondere im Segment von Antrieben kleiner bis mittlerer Leistung.
Der Erfolg von zukünftigen Antriebsgenerationen ist eng verknüpft mit der Entwicklung von innovativen Antriebstopologien sowie dem Einsatz von leistungsfähigen, computergestützten systematischen Designmethoden, um die komplexe Lösungssuche und Entscheidungsprozesse zu unterstützen.
Energie- und Materialverbrauch sowie die Herstellkosten zählen heute neben vielen anderen technischen Funktionsmerkmalen zu den wichtigen Entwurfs- und Optimierungskriterien. In Europa werden etwa 60% der elektrischen Energie durch elektrische Antriebe aus Industrie, Haushalt oder Verkehr konsumiert.
Die sich verschärfende internationale Wettbewerbssituation übt hohen Druck auf die europäischen Antriebshersteller aus innovative Antriebe zu günstigen Herstellkosten zu fertigen und gleichzeitig schnell und effektiv auf Änderungen des Marktes zu reagieren.
- Lösungssuche auf Basis parametrierter Motor- modelle
Dies stellt enorme Anforderungen an den Entwicklungsprozess: Neue Ideen müssen zu technisch und wirtschaftlich attraktiven Produkten reifen und die Antriebskomponenten - Maschine, Leistungselektronik, Steuerung und Applikation - in ihrer Gesamtheit modelliert, simuliert und einer Optimierung auf Basis der Spezifikationskriterien zugeführt werden.
Die wissenschaftliche Voraussetzungen und Grundlagen hierfür zu schaffen ist einer der Schwerpunkte der Forschungsprogramme des Institutes. Von großer Bedeutung sind hierbei auch leistungsstarke, hochdynamische oder schnelldrehende Permanentmagnetantriebe, wie beispielsweise anspruchsvolle Synchronmaschi- nen in Zahnspulentechnik, Ansteuerungen mit optimierten Bestromungsmustern oder neuartige geschaltete Reluktanzmaschinen mit Luftspalt- vormagnetisierung.
Beispiel: Geschalteter Reluktanzmotor mit Luftspaltvormagnetisierung
Bei der geschalteten Reluktanzmaschine folgt die Drehmoment - Stromkennlinie einer Parabel. Dies hat ein ungünstiges Teillastverhalten der Maschine - zum Beispiel im Vergleich zu einer permanent- magneterregten Synchronmaschine - zur Folge.
Mit einer Vormagnetisierung des Luftspaltes durch im Statorzahnbereich angebrachte Permanentmagnete verschiebt sich der Arbeitspunkt entlang der Parabel auf ein höheres Niveau. Damit lässt sich die Drehmomentausbeute bei Bestromung deutlich erhöhen und die Drehmoment - Stromkennlinie linearisieren.
- Elektro- und permanentmagnetische Flusskomponenten
- 3D-Darstellung
- Ausführungsform einer geschalteten Reluk- tanzmaschine mit eingebetteten Permanent- magneten im Stator
Beispiel: Geschaltete Reluktanzmaschine mit Luftspaltvormagnetisierung
Mit der Hinzunahme von Permanentmagneten erhält die geschaltete Reluktanzmaschine eine BLDC- ähnliche Charakteristik mit folgenden Eigenschaften:
- stark verbesserter Teillastbetrieb
- lineare Drehmoment-Stromkennlinie
- Eignung für B6-Leistungselektronikschaltungen
Die Vorteile der statorseitigen Permanentmagnet-anordnungen sind unter anderem:
- keine Fliehkrafteinwirkungen
- keine Entmagnetisierung durch Ankerfelder
- einfache Montage