Case Study / Ringkernmaschine /
Bei der Entwicklung elektromagnetischer Maschinen wird versucht, die ohmschen Verluste im Leiter möglichst gering zu halten. Bei großen Transformatoren wird das Layout des Bleches so gewählt, dass die Wicklung möglichst kreisförmig ist, d.h. toroidal. Das entspricht der idealen Lösung des Isoperimetrischen Problems.
Bei Elektromotoren hingegen – wenn die Drehmomentberechnung auf Basis des Prinzips der Lorenzkraft erfolgt – verläuft ein Leiter orthogonal zur Feld- und zur Bewegungsrichtung. Dadurch werden geometrische Optimierungsmöglichkeiten im Design, die durch den Einsatz von Ferromagnetika möglich wären, nicht genutzt.
Reduzierter Fertigungsaufwand
Reduzierte Rotorverluste
Kurze axiale Länge
Das Projekt
Auch bei rotierenden Maschinen bietet der Isoperimetrische Ansatz einen Mehrwert. Durch die Nutzung weichmagnetischer Pulververbundwerkstoffe (SMC) ist ein toroidaler Querschnitt des Stators möglich. Bei diesem Technologiemuster, handelt es sich um eine ringförmig bewickelte Radialflussmaschine, entwickelt auf Basis des Isoperimetrischen Prinzips.
Die Lösung
Erst durch die Nutzung von weichmagnetischen Pulververbundwerkstoffen (SMC) ist die ringförmige Geometrie des bewickelten Stators möglich. Mit SMC kann der magnetische Fluss in drei Dimensionen geführt werden, ohne dass es zur Ausbildung starker Wirbelstromverluste kommt.
Der Erfolg
Statt einer orthogonalen Wicklung ist eine toroidale Wicklung möglich – mit erheblich reduziertem Fertigungsaufwand, deutlich reduzierten ohmschen Verlusten im Leiter. Durch die BOMATEC Snakeline-Technologie kann eine zusätzliche Reduktion der Wirbelstromverluste in Permanentmagneten erreicht werden.
BOMATEC Snakeline-Technologie + Ringförmige Wicklung
- Magnetischer Fluss in drei Dimensionen ohne Ausbildung starker Wirbelstromverluste
- Felderregerkurve äquivalent zur verteilten Wicklung
- Erheblich reduzierter Fertigungsaufwand
- Deutlich reduzierte Rotorverluste
- Reduktion ohmscher Verluste im Leiter
- Kurze axiale Länge der Maschine
- Hervorragende Kühlung
- Signifikante Reduktion von Wirbelstromverlusten im Rotor
- Zusätzliche Reduktion von Wirbelstromverlusten im Permanentmagnet
