Radnabenantriebe sind durch die aktuelle Diskussion zur Elektromobilität eine oft zitierte Variante des elektromotorischen Antriebsstrangs. In diesem Beitrag soll gezeigt werden, wie mit Hilfe eines analytisch abgeleiteten Motormodells die Drehmomente bei permanenterregten Radnabenantrieben berechnet werden können. Durch das eindimensionale Motormodell, das die Größen nur in Umfangsrichtung modelliert, lässt sich die Wirkung einzelner Oberwelleneffekte, wie Wicklungsverteilung, Ständernutzahl oder Geometrie des Permanentmagnetläufers verfolgen und gezielt diese Parameter zur Optimierung des Drehmomentes nutzen. Das Motormodell erlaubt die Einbeziehung der Magnetkennlinie und die Nichtlinearität des Eisenkreises. Die softwaretechnische Umsetzung des Motormodells und die visualisierte Ergebnisdarstellung am Rechner erschließt in einfacher Weise den Nutzern die komplexen Zusammenhänge im Motor. Das analytische Rechenmodell wurde an Hand einer zweidimensionalen FEM-Rechnung verifiziert. Der Beitrag wird durch einen beispielhaften Vergleich mit einer FEM-Rechnung abgerundet.
Recent discussions about electric mobility often present the wheel hub drive as an option for the electromotive drive train. This paper describes the calculation of its torque by an analytical derived motor model. With this analytic motor model it is possible to determine the effect of single harmonics like winding distribution, number of stator slots or the geometry of the permanent magnet rotor to tune systematically the parameter for a torque optimization. The motor model also considers the nonlinear behaviour of the permanent magnets as well as of the electrical steel. Besides, it also allows the approach of calculating the diversified electrical and mechanical losses in the motor and again tune them systematically. The implementation of the motor model in the software application and the visual presentation of the results on the computer explains the user in an easy, understandable way the complex mutual interdependencies of the motor. This makes it easier to get the idea of the electrical machine itself compared to a FEM-based motor model. Concluding this article there is an exemplary comparison to a FEM-calculation shown.
Entwicklung und Optimierung eines Radnabenantriebs
Development and optimization of wheel hub drives
2010
9 Seiten, 14 Bilder, 1 Tabelle, 12 Quellen
Conference paper
German
Entwicklung eines Kunststoff Motortraegers zur NVH Optimierung
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