antriebstechnik 3/2025

ELEKTROMOTORENMichael

ELEKTROMOTORENMichael Schmidt,(M. Eng.),wissenschaftlicherMitarbeiter amInstitut ELSYSSONDERMOTORENSYNCHRON-RELUKTANZMASCHINEZUR EFFIZIENZSTEIGERUNGDie Elektromotorenschmiede BEN Buchele ist Experte für Sondermotoren mitindividuellen Anforderungen, die Normmotoren nicht erfüllen. Da ist der Schritt zuForschungsinstituten, die ihrerseits neue Lösungen zur Optimierung bestehenderStandards erarbeiten, nicht weit. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt mitdem Institut ELSYS (Institut für leistungselektronische Systeme) der TH NürnbergGeorg Simon Ohm ging es um eine Synchron-Reluktanzmaschine. Wie es zu derKooperation kam und was die Anforderungen der Hochschule waren, erläutertMichael Schmidt (M. Eng.), wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut ELSYS.18 antriebstechnik 2025/03 www.antriebstechnik.de

ELEKTROMOTORENHerr Schmidt, beschreiben Sie doch bitte das ForschungsprojektSynchronBlow.MICHAEL SCHMIDT: In unserem ForschungsprojektSynchronBlow arbeiten wir an der Optimierung eines Querstromfahrtwindgebläsesfür Fahrsimulationen in Automobilprüfständen.Das bestehende Gebläse lieferte eine Ausblasgeschwindigkeitvon 160 km/h, die auf 180 km/h erhöht werdensollte, um den Einfluss höherer Geschwindigkeiten auf das Autozu untersuchen. Mit den beiden bisher verbauten Asynchronmotoren(beide mit 18,5 kW) war eine solche Leistungssteigerungnicht möglich, sodass wir eine neue Antriebslösungbe nötigten und das Forschungsprojekt mit den PartnernBEN Buchele und WMB Ventilatoren GmbH ins Leben riefen.WMB stellt das Gebläse her, während BEN Buchele die neuentwickelte Synchron-Reluktanzmaschine baut. Wir vomInstitut kümmern uns um die elektromagnetische Auslegungund Berechnung des Motors sowie die Optimierung auf diegeforderten Zielgrößen.Wie kam es zu der Idee, eine Synchron-Reluktanzmaschineeinzusetzen?MICHAEL SCHMIDT: Die Synchron-Reluktanzmaschine ergabsich folgerichtig aus den Anforderungen, die wir an den Antriebstellten. Ein wichtiges Kriterium war die höhere Leistung, fürdie wir auch eine Asynchronmaschine hätten nutzen können –die aber eine größere Baugröße als die bisherige Größe 160 erforderthätte. Das war aufgrund beengter Platzverhältnisse imGebläse nicht realisierbar. Zudem wollten wir effizienter werdenund einen höheren Wirkungsgrad sowie die EnergieeffizienzklasseIE4 erreichen. Mit Asynchronmaschinen, die Stromwärmeverlusteim Rotor aufweisen, ist es nur mit viel Entwicklungsaufwandmöglich, den Wirkungsgrad noch weiter zu optimieren.Eine Synchron-Reluktanzmaschine verspricht aufgrund ihrerFunktionsweise einen hohen Wirkungsgrad, da im Rotor kaumUmmagnetisierungsverluste und keine Strom wärmeverlusteauftreten – und das bei kompakter Baugröße.01 Schnittansicht des Synchron-ReluktanzmotorsKönnen Sie die Vorteile der Synchron-Reluktanzmaschine imHinblick auf Ihre Anwendung näher erläutern?MICHAEL SCHMIDT: Entscheidend ist der höhere Wirkungsgradder Synchron-Reluktanzmaschine im Teillastbereich, da imRotor nahezu keine Ummagnetisierungsverluste und auch keineStromwärmeverluste auftreten. Bei vergleichsweise kleinerBaugröße erzielt die Synchron-Reluktanzmaschine dabei einehohe Leistung und kann so für die gewünschte Erhöhung derIhr Kooperationspartner BEN Buchele ist auf Asynchronmaschinenmit individueller Auslegung spezialisiert.Wie konnte die Firma Sie bei der Entwicklung der Synchron-Reluktanzmaschine unterstützen?MICHAEL SCHMIDT: Der Motorbauer BEN Buchele hat sich alspassender Projektpartner erwiesen, da die Firma sich mit Individualmotorenfür besondere Anforderungen bestens auskennt.Die Technologie der Synchron-Reluktanzmaschine schlummertebei BEN Buchele in der Schublade. Angesichts sich verschärfendergesetzlicher Anforderungen bei der Energieeffizienzliebäugelte man dort mit einer Reaktivierung der Technik.Hemmschuhe waren bis vor einigen Jahren die mangelndeNetzanlauffähigkeit, die einen zu früheren Zeiten aufwendigenund kostenintensiveren Frequenzumrichter erforderlich machte.Heute gehören Frequenzumrichter zum Stand der Technik.Und auch die für Synchron-Reluktanzmaschinen erforderlicheRegelungstechnik hat sich so weiterentwickelt, dass auchBEN Buchele ihren Einsatz gerade in diesem Projekt als sehrvielversprechend einschätzte. Das Unternehmen unterstützteuns mit der mechanischen Auslegung, der fertigungstechnischenUmsetzung sowie Untersuchungen zum Schwingungsverhalten.BEN Buchele zeigte sich zudem immer offen fürforschungsorientierte Ansätze, um einen anderen Rotor oderandere Materialien auszuprobieren, um so zum besten Ergebniszu kommen.www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2025/03 19