Elektrotechnisches Institut (ETI)

Potentialanalyse der geschalteten Reluktanzmaschine

  • Ansprechpartner:

    Mario Greule

  • Projektgruppe:

    Elektromagnetische Auslegung

In heutigen Elektrofahrzeugen kommen überwiegend permanenterregte Synchronmaschinen als Traktionsantrieb zum Einsatz. Die dafür notwendigen Permanentmagnete machen diesen Motor allerdings sehr teuer. Die hohen Preise werden im Wesentlichen durch die im Magneten enthaltenen Seltenen Erden verursacht, die neben einem hohen Preisniveau auch sehr hohe Preisschwanknungen aufweisen.

Aufgrund dieser Problematik werden am HEV alternative Maschinentypen untersucht. Eine mögliche Alternative stellt die geschaltete Reluktanzmaschine (SRM) dar. Dieser Elektromotor ist sehr einfach und kostengünstig aufgebaut, da er weder Magnete noch Kupfer im Rotor benötigt. 

 

 Geschaltete Reluktanzmaschine

 Abb. 1: Geschaltete Reluktanzmaschine

 

Die Drehmomentbildung erfolgt durch Ausnutzen der Reluktanz, was dem magnetischen Widerstand entspricht. Jedes physikalische System strebt dem energieminimalen Zustand entgegen. In der SRM wird der Zustand minimaler Energie erreicht, wenn der induzierte Statorfluss den geringsten magnetischen Widerstand erfährt. Das ist der Fall bei vollständiger Überlappung der Stator- und Rotorzähne. Die Energiedifferenz bis zum Erreichen des energieminimalen Zustands kann in kinetische Energie umgewandelt werden. 

Eine kontinuierliche Drehmomentbildung entsteht durch intelligente Kommutierung des magnetischen Flusses auf die einzelnen Statorzähne. Die Flussbildung erfolgt durch Ströme, die durch ein leistungselektronisches Stellglied in die Statorwicklungen der Maschine eingeprägt werden.

 

 

Abb. 2: Leistungselektronisches Stellglied einer dreiphasigen geschalteten Reluktanzmaschine

 

Im Rahmen der Forschungsarbeit werden die Potentiale der SRM als Traktionsantrieb untersucht und im Kontext der gängigen Antriebsvarianten bewertet.