Energieeffizienz
Mit Synchronreluktanzmotoren Wirkungsgrad erhöhen
Angesichts steigender Effizienzanforderungen, die Asynchronmaschinen nur mit erhöhtem Entwicklungsaufwand erreichen können, ist es Zeit für energieeffizientere Alternativen: In einem Forschungsprojekt für Automobilprüfstände erprobt BEN Buchele den Einsatz eines Synchronreluktanzmotors – mit vielversprechenden Ergebnissen.
Natürlich ist die Synchronreluktanztechnik nicht neu – frühere Hemmschuhe, wie die mangelnde Netzanlauffähigkeit und der damit verbundene teure und komplizierte Umrichterbetrieb, sind jedoch heute ausgeräumt. Der Betrieb über Frequenzumrichter ist gang und gäbe, die Regelungstechnik dazu fortschrittlich. Was die Entwicklung eines Synchronreluktanzmotors für das gemeinsame Forschungsprojekt von BEN Buchele und der TH Nürnberg besonders attraktiv machte, war ihr potenziell höherer Wirkungsgrad. Ein zentrales Ziel des Projekts war die Erreichung der Energieeffizienzklasse IE4, wofür die SRM prädestiniert schien. Es sollte die Ausblasgeschwindigkeit in einem Querstromfahrtwindgebläse für Fahrtwindsimulationen von 160 km/h auf 180 km/h gesteigert werden. Mehr Leistung verlangt in der Regel mehr Bauraum, der jedoch begrenzt war, sodass die Baugröße des Motors (160) beibehalten werden musste. Erforderlich war somit eine energieeffiziente, kompakte und leistungsstarke Antriebslösung, für die BEN Buchele die Synchronreluktanzmaschine ins Spiel brachte.
Geringere Verluste im Rotor
Einen besseren Wirkungsgrad erreichen Synchronreluktanzmotoren unter anderem dadurch, dass im Rotor nur sehr geringe Verluste auftreten. Ihre Wirkungsweise beruht auf der Reluktanzkraft: Dabei strebt das System immer nach dem geringsten magnetischen Widerstand (Reluktanz).
Die einzelnen Rotorbleche einer Synchronreluktanzmaschine verfügen über eine spezielle Blechschnittgeometrie aus Flussführungen und Flusssperren, die dafür sorgen, dass eine Drehbewegung entsteht.
Während der Rotor der Asynchronmaschine asynchron zum Drehfeld des Stators läuft, dreht sich der Rotor bei der Synchronreluktanzmaschine synchron zum Statormagnetfeld. Dadurch treten kaum Ummagnetisierungverluste auf, was für die Erreichung der IE4 sehr vorteilhaft ist. Geringere Verluste im Rotor bedeuten auch eine verringerte Wärmeentwicklung, wodurch Bauteile, wie die Lager geschont werden und länger halten.
Erwartungen erfüllen sich
Die bisherigen Prüfergebnisse sind vielversprechend, da Wirkungsgrad, Bemessungspunkte, Drehmoment und Drehzahl wie vorgesehen erreicht werden. Es konnte eine Leistungssteigerung von 15 kW auf 23 kW erzielt werden und der Wirkungsgrad von 93,5 % auf 94,2 % erhöht werden. Diese Ergebnisse machen den Synchronreluktanzmotor für weitere Antriebsprojekte attraktiv. Geeignet sind Synchronreluktanzmotoren überall dort, wo es im industriellen Dauerbetrieb auf einen hohen Wirkungsgrad bei kleiner, kompakter Baugröße ankommt, wie bei Pumpen, Kompressoren, Turbinen oder Lüftern.
90419 Nürnberg
DEUTSCHLAND
benbuchele.de
