Entwicklung eines Elektromotors für einen elektronischen Gruppen-Antrieb auf Leiterplattenbasis

Tag der Forschung - Beiträge aus den Forschungsschwerpunkten

Umrichtergeregelte elektrische Antriebssysteme bilden den Stand der Technik. Durch gezielte Ausnutzung von Synergien zwischen Leistungselektronik, elektrischer Maschine und Getriebe ergeben sich einige Freiheitsgrade bzgl. der Auslegung bzw. Ressourceneffizienz.
Integriert man diese Komponenten in eine Axialflussmaschine auf Leiterplattenbasis, kann so ein kompaktes System entwickelt und den Anforderungen an Drehmoment- und Leistungsdichte gerecht werden. Durch modulare Bauweise ist eine Skalierung gut zu realisieren, bspw.durch Stapelung. Es soll ein elektronischer Gruppenantrieb entwickelt werden, der diese Eigenschaften bestmöglich in sich vereint.
Planare leiterplattenbasierte Wicklungssysteme sind vorteilhaft in Axialflussmaschinen einsetzbar. Wicklungssystem und Leistungselektronik teilen sich eine gemeinsame Leiterplatte und bilden so ein kompaktes Komplettsystem. Aufwendige Kontaktierungen und Leitungen zwischen Leistungselektronik und Maschine entfallen. Hierdurch wird ein hoher Integrationsgrad und eine schlanke Fertigung erreicht, das zur Ressourcenschonung beiträgt. Das Wicklungssystem kann eisenlos aufgebaut werden und wirkt sich somit positiv auf Eisenverluste und Drehmomentrippel aus. Der Wegfall von Rastmomenten ist besonders günstig für Positionieranwendungen. Zentraler Bestandteil der Wicklung ist die Berücksichtigung der Stromtragfähigkeit von Leiterplatten, Vermeidung von parasitären Wirbelströmen in den Leitern und fertigungsbedingter Einschränkungen.