Die fremderregte Synchronmaschine kommt ohne Seltene Erden aus.
TH Nürnberg / Stefan Köhler
In der Elektromobilität werden zur Zeit vor allem permanenterregte Synchronmaschinen oder Asynchronmaschinen eingesetzt. Während erstere aufwändige Elektronik und Seltene-Erden-Magneten benötigen, haben asynchrone Maschinen einen schlechteren Wirkungsgrad und eine geringere Leistungsdichte.
Ein bislang noch wenig genutzter Motorentyp, die fremderregte Synchronmaschine, kommt ohne Seltene-Erden-Magnete aus und weist einen hohen Wirkungsgrad auf. Der Nachteil liegt hier in der Form der Energieübertragung, die über ein Schleifringsystem erfolgt. Dort kann es zu mechanischem Verschleiß und durch den entstehenden Abrieb im Luftspalt zu Hochvolt-Isolationsproblemen kommen.
Kontaktlose Energieübertragung löst ein Problem
Professor Dr.-Ing. Bernhard Wagner von der Fakultät Elektrotechnik Feinwerktechnik Informationstechnik (efi) der TH Nürnberg forscht mit seinem Team an der Optimierung von Schätzungsmethoden des Rotorzustands. In einem 2016 abgeschlossenen Forschungsprojekt wurde ein kontaktloses Energieübertragungssystem entwickelt, das den Nachteil der fremderregten Synchronmaschinen erfolgreich beseitigt.
Jedoch kann nun der Motorstrom nicht mehr direkt gemessen werden. "Wir nutzen mathematische Modelle und Berechnungsverfahren, um den Rotorstrom und den Rotorwiderstand aus anderen Messgrößen zu schätzen", fasst Professor Dr.-Ing. Bernhard Wagner den neuen technologischen Ansatz zusammen. Der Rotorwiderstand zeigt die Wärmeentwicklung im Rotor an und soll so als Kenngröße für den Überhitzungsschutz fungieren. "Die Verbesserungen der Schätzmethode sind ein weiterer Fortschritt, der die Attraktivität der fremderregten Synchronmaschinen für die Automobilbranche erhöht. Dies kann dazu beitragen, die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Automobilindustrie zu steigern", sagt Wagner.