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08.06.2021 | Elektrische Maschinen | Kompakt erklärt | Onlineartikel

Was ist ein Reluktanzmotor?

Autor:
Christiane Köllner
2:30 Min. Lesedauer

Reluktanzmotoren gelten als Alternative im Bereich elektrische Antriebe. Die Motoren sind kompakt und benötigen keine Seltenen Erden. Was ein Reluktanzmotor ist und wie er funktioniert, haben wir kompakt erklärt.  

Eine Reluktanzmaschine ist ein Motortyp der elektrischen Maschine. Reluktanzmaschinen (als Motor oder Generator) nutzen die Kräfte, die im Magnetfeld auf Eisenkörper (magnetisierbare Materie) ausgeübt werden. "Gebraucht werden also nur eine (schaltbare) stromdurchflossene Spule und ein (Weich-) Eisenkörper, auf den die beabsichtigte Kraft wirkt. Linear- oder Drehbewegungen sind möglich", erklärt Springer-Autor Ekkehard Bolte im Kapitel Reluktanzmaschinen. Dabei ist Reluktanz "die Bezeichnung für den magnetischen Widerstand in einem magnetischen Kreis", erläutern die Springer-Auotren R. De Doncker und A. Wörndle im Kapitel Geschaltete Reluktanzmaschine des Buchs Elektrische Antriebe – Regelung von Antriebssystemen

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Dieses Werk bietet einen Einstieg in das Gebiet der elektrischen Antriebstechnik. Ausgehend von den mechanischen und elektromagnetischen Grundlagen, werden die Antriebskonzepte sowohl mit Gleichstrommaschinen als auch mit Asynchron- und Synchronmaschinen erläutert. Systemgleichungen, Signalflusspläne und Regelungsvarianten werden vorgestellt und diskutiert. Das Lehrbuch stellt abschließend Übungs- und Prüfungsaufgaben mit Lösungen zur Verfügung.

Geschaltete Reluktanzmaschinen und Reluktanz-Synchronmaschine

Bei den Reluktanzmaschinen lassen sich verschiedene Ausführungen unterscheiden, dies ist unter anderem die geschaltete Reluktanzmaschine (SRM). "Bei einem Reluktanzmotor besitzen Rotor und Stator ein zahnförmiges Profil. Die Statorzähne sind jeweils mit Spulen bestückt, die abwechselnd ein und ausgeschaltet werden. Der Rotor besteht aus einem weichmagnetischen Material, bei dieser Bauart werden also keine Permanentmagneten eingesetzt. Im Ständer werden mehrere, gegenüberliegende Wicklungen eingebracht, die der Erzeugung eines Magnetfelds dienen. Diese Wicklungen werden dabei paarweise zu Strängen zusammengefasst. Das Drehmoment wird bei der geschalteten Reluktanzmaschine durch das abwechselnde Beschalten der Stränge im Stator erzeugt. Das entstehende Feld wirkt auf die Zähne des Rotors, so dass sich dieser relativ zum Strang bewegt. Erreicht er die Strangposition, wird der nächste Strang beschaltet, was den Läufer ein weiteres Stück dreht", so Henning Wallentowitz und Arndt Freialdenhoven im Kapitel Schlüsseltechnologien für Elektrofahrzeuge und deren Dimensionierung aus dem Buch Strategien zur Elektrifizierung des Antriebsstranges.

Geschaltete Reluktanzmaschinen "lassen sich einfach ansteuern, zeigen jedoch große Welligkeit im Drehmoment und große Geräuschentwicklung", erklären die Springer-Autoren Dierk Schröder und Ralph Kennel im Kapitel Reluktanz-Synchronmaschine des Buchs Elektrische Antriebe – Grundlagen. Im Unterschied hierzu werde in der Reluktanz-Synchronmaschine (RSM) eine kontinuierlich rotierendes Statorfeld erzeugt, dem der magnetisch anisotrope Rotor folgt. Dieser Maschinentyp soll den Autoren zufolge deutlich geringere Drehmomentwelligkeit und eine deutlich geringere Geräuschentwicklung zeigen. 

Die Reluktanz-Synchronmaschine spielt in Industrie- und Elektromobilitätsanwendungen eine immer größere Rolle. Sie ist "in den Augen mancher Autoren eine interessante und günstige Alternative zur Permanentmagnet-Synchronmaschine (PMSM) aber insbesondere zur klassischen Asynchronmaschine (ASM)", schreiben die Springer-Autoren Dierk Schröder und Joachim Böcker im Kapitel Synchronmaschine des Buchs Elektrische Antriebe – Regelung von Antriebssystemen. Die RSM sei ähnlich robust und günstig wie eine ASM, aber aufgrund des fehlenden Rotorstroms deutlich effizienter. Verglichen mit der PMSM sei die RSM einfacher herzustellen und sehr günstig (Seltene Erden werden nicht verbaut). Eine der Schwierigkeiten beim Einsatz der Reluktanz-Synchronmaschine stellt die kompliziertere Maschinenregelung und -steuerung dar.

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