Radnabenantriebe werden zur Zeit in Straßenbahnen als umrichtergespeiste Außenläufer- Asynchronmaschinen (-ASM) mit ca. 45 kW bei 160/min eingesetzt. Die Transversalflussmaschine (TFM) verspricht dank der Permanentmagneterregung und der hohen Kraftdichte im Luftspalt eine Wirkungsgradsteigerung bei gleichzeitiger Einsparung von Massen, was angesichts der geforderten, möglichst geringen unabgefederten Massen im Radnabenantrieb und der problematischen Motor-Erwärmung ein großer Vorteil ist. Daher wurden als Alternative zum bestehenden asynchronen Radnabenantrieb zwei dreiphasige, einseitige Prototypen (TFM1 und TFM2) ausgeführt, die mit demselben Umrichtersystem wie die ASM gespeist werden, aber jeweils unterschiedliche Magnetkreiskonfigurationen aufweisen. Im Beitrag werden die Entwurfsmethoden und die an den beiden Prototypen erzielten Masseneinsparungen und Messergebnisse bei Umrichterbetrieb vorgestellt. Als Entwurfsmethoden wurden neben der Methode der 3D Finiten Elemente auch magnetische 2D-Ersatzmodelle verwendet, die einen wesentlich geringeren Rechenaufwand bei allerdings eingeschränkter Genauigkeit gestatten. Die erwarteten hohen Kraftdichten konnten nur bei niedrigen Drehzahlen bestätigt werden. Bei höheren Drehzahlen müssen hohe Rotorzusatzverluste beherrscht werden, so dass bei Maximaldrehzahl im Gegensatz zur ASM die Nennleistung nicht dauernd fahrbar ist. Bei hohen Durchflutungen ergibt sich bei der TFM ein geringer Leistungsfaktor, was u.U. eine stärkere Dimensionierung der Leistungselektronik erfordert. Hinsichtlich der kommerziellen Nutzung sind vor allen die höheren Kosten der Leistungselektronik sowie die hohen Rotorkosten zu beachten.
Außenläufer-Transversalflussmaschinen für Radnabenantriebe in Straßenbahnen
2004
13 Seiten, 11 Bilder, 2 Tabellen, 5 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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