Untersuchung einer geschalteten Reluktanzmaschine mit Permanentmagnet-Erregung im Stator

Die Anziehungskraft eines Magnetfelds in Luft auf weichmagnetische Materialien ist eine der ältesten Entdeckungen im Entstehungsprozess elektro-mechanischer Energiewandler. Vor allem die geschaltete Reluktanzmaschine (SRM) mit ihrem bestechend einfachen und robusten Rotoraufbau steht immer wieder im Mittelpunkt von Untersuchungen, um die Nachteile dieser Maschinengattung abzuschwächen oder gar aufzuheben. In der Magnetlagertechnik mit weichmagnetischen Wellen und außenliegendem Statorbeziehungsweise Tragkraftwicklungen führte die Einbringung einer magnetischen Vorspannung durch Permanentmagnete (PM) zu einer wesentlichen Verbesserung des Betriebsverhaltens. Um diese Idee auch auf die SRM-Topologien anzuwenden, müssen beim Design einige Rahmenbedingungen untersucht und eingehalten werden. ^Ein wesentlicher Punkt ist dabei die Minimierung des Nutrastmoments, aber auch die Untersuchung der günstigen Stator- und Rotorzahnzahl-Kombinationen der geschalteten PM-Maschine (SPM). Dadurch entstehende, überwiegend positive Phänomene, wie der Linearisierung des Strom- Drehmomenten-Zusammenhangs und anderer Betriebseigenschaften, werden in der Arbeit mittels FE-Simulationen, der Entwicklung eines transienten Maschinenmodells und auf analytischem Weg untersucht. Dabei stellt sich heraus, dass vor allem die Betrachtung der Periodendauern der induzierten Spannung und der Induktivität für die Berechnung einer optimierten Stromform wichtig ist. In Bezugnahme auf das Interesse des Marktes nach preisgünstigen Antriebssystemen, werden auch die Möglichkeiten der Winkellagebestimmung untersucht. ^Da die SPM eine Maschinengattung mit hohen aber über den Rotorwinkel stark variierenden Induktivitäten und induzierten Spannungen ist, werden sowohl das Streufeld nutzende sensorbehaftete wie auch sensorlose Verfahren betrachtet und in Hardware verifiziert. Die Messungen an vergleichbaren Demonstrator-Maschinen mit unterschiedlichen vorab per Simulation erhaltenen Stromformen zeigen die Gültigkeit der einzelnen Modellierungen auf.eingereicht von DI Dietmar AndessnerUniversität Linz, Dissertation, 2017OeBB(VLID)242208