Ingenieurbüro für Leistungselektronik und Antriebe
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Elektrische Maschinen und Antriebe

Kleinmaschine mit Oberflächenmagneten

In der deutschen Textilmaschinen-Industrie fand in den 1990er-Jahren der Schritt vom elektrischen Zentralantrieb mit Riemenübertragung hin zum autonomen, elektronisch gesteuerten Antrieb für jede einzelne Arbeitsspindel statt. Die beiden wesentlichen Anforderungen an diese Einzelspindelantriebe waren ein hoher Wirkungsgrad und geringe Herstellungskosten. Im Rahmen der Dissertationen Reutlinger und Bosch entstanden am Institut für Elektrische Maschinen und Antriebe (IEMA) der Universität Stuttgart die rechts abgebildete permanentmagnetisch erregte Synchronmaschine für eine Arbeitsstelle in einer Falschdraht-Texturiermaschine (oben) und Einzelspindelantriebe für Ringspinnmaschinen (unten).

Die Synchronmaschinen wurden mit einer eigenen Leistungselektronik-Baugruppe ausgestattet, die die Maschinen sensorlos läuferlageabhängig kommutiert und so mit diesen einen elektronisch kommutierten (EC) Motor bzw. einen bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC) bildet. Details der Elektronik können in diesem Artikel nachgelesen werden.

Um das Kostenziel einzuhalten, wurde die Maschine mit preisgünstigen Ferritmagnetringen auf einem massiven Rotorjoch aus weichmagnetischem Stahl aufgebaut. Der Forderung nach einem hohen Wirkungsgrad trug die vergleichsweise geringe Ausnutzung der Maschine Rechnung, so dass auch das niedrige Energiedichte-Produkt des verwendeten isotropen Hartferrits HF8/22 hier nicht stört. Die Maschine ist vierpolig als dreiphasiger Drehstrommotor ausgeführt.

Den für die Auslegung der Maschine zusammengestellten Formelsatz finden Sie auf meiner privaten Homepage.