Modular axial flux motor for high torque

Abstract

ZusammenfassungAxialflussmaschinen eignen sich mit ihrer scheibenförmigen Bauweise gut dazu, eine hohe Drehmomentausbeute in Bezug auf das eingesetzte Aktivmaterial zu realisieren. Gleichzeitig erlaubt es der planare Aufbau, den Eisenkreis modular und möglichst einfach herstellbar zu gestalten. In diesem Beitrag wird eine Maschinenvariante vorgestellt, deren Eisenkreis aus U‑Jochen mit UI-30-Kernblechen und Steckspulen aufgebaut ist. Solche genormten Bleche mit 30 × 40 mm Außenmaß und 30 $$\times$$ ×  10 mm Nutausschnitt werden normalerweise zum Bau von Transformatoren eingesetzt. Vorteile dieses Maschinendesigns sind einfache Herstellbarkeit und Skalierbarkeit über die Anzahl der U‑Joche. Nachteile sind Wirbelstromverluste in den Magneten der Rotorscheibe, was den nutzbaren Drehzahlbereich aufgrund erhöhter Magnettemperaturen einschränkt. Da sich mit den UI-30-Kernblechen ebenso eine PMSM-Radialflussmaschine mit Außenläufer herstellen lässt, erfolgt ein direkter Vergleich der für beide Maschinenvarianten aufgebauten Prototypen anhand von Messdaten. In Bezug auf das Drehmoment ist die Radialflussmaschine im Vorteil, während die Axialflussmaschine in Bezug auf Rotorverluste, Materialbedarf und Herstellbarkeit besser abschneidet.