Entwicklung eines innovativen Querstromfahrtwindgebläses mit einer Ausblasgeschwindigkeit von 180 km/h, angetrieben durch einen optimierten Synchronreluktanzmotor

Fachbereich: Elektrische Antriebe

Themengebiet

  • Motorenauslegung
  • Maschinenberechnung
  • Analytische Simulation
  • FEM-Simulationen
  • Mechanische Konstruktion 

Themabeschreibung:

Prinzipieller Aufbau eines Rollenprüfstandes
Schnitt einer Synchronreluktanzmaschine

Für Fahrsimulationen an KFZ-Prüfständen werden Fahrtwindgebläse eingesetzt, um den Einfluss von entstehendem Fahrtwind auf das Fahrzeug zu simulieren. Einsatzgebiete sind Abgasprüfungen, Rollenprüfstände oder Klimakammertests. Dabei ersetzt das Fahrtwindgebläse den fehlen-den Fahrtwind bei Leistungsprüfständen und Fahrsimulationen, der erzeugte Fahrtwind wird auf den Fahrzeugkühler und unter das Fahrzeug geleitet. Hierdurch wird der kühlende Effekt des Fahrtwindes auf die Motortemperatur der geprüften Fahrzeuge simuliert. Aktuelle Fahrtwindgebläse erreichen aufgrund der beengten Platzverhältnisse und limitierter Auslassquerschnitte in den Fahrzeugprüfständen, nur eine simulierte Geschwindigkeit von maximal 160 km/h, wobei eine Simulation der Fahrtwindgeschwindigkeit von 180 km/h dringend benötigt wird, um hierdurch den Einfluss höherer Fahrgeschwindigkeiten auf das Fahrzeug und einzelner Komponenten simulieren zu können. Für den Antrieb des Querstromfahrtwindgebläses werden aktuell Asynchronmotoren verwendet. Zum Erreichen einer höheren Energieeffizienz wird im Projekt der Einsatz einer Synchronreluktanzmaschine favorisiert

2D FEM Schnitt einer Synchronreluktanzmaschine

Projektziele:

Hauptziel des Kooperationsprojektes SynchronBlow ist die Entwicklung eines Querstromfahrtwindgebläses mit einer Ausblasgeschwindigkeit von 180 km/h bei einer sehr kompakten Bauform durch den Einsatz eines innovativen und optimierten Synchronreluktanzmotors. Die Entwicklung des neuen Querstromfahrtwindgebläses übernimmt dabei der Projektpartner WMB. Für den Synchronreluktanzmotor wird ein optimierter Stator und Rotor sowie der Gesamtaufbau entwickelt, um die Drehzahl von 1800 1/min bei einer gleichzeitigen Steigerung des Wirkungsgrades zu erreichen. Die mechanische Auslegung, fertigungstechnische Umsetzung sowie Untersuchungen zum Schwingungsverhalten des Synchronreluktanzmotors obliegt dem Projektpartner BEN Buchele. An der Technischen Hochschule Nürnberg erfolgt die elektromagnetische Auslegung und Berechnung der Synchronreluktanzmaschine sowie eine Optimierung auf die geforderten Zielgrößen mit Hilfe des institutseigenen Berechnungsprogramms MatMax für elektrische Maschinen. Dabei erfolgt sowohl eine analytische Berechnung unter Verwendung von Reluktanznetzwerken, als auch der Einsatz von numerischer FEM zur gezielten Optimierung.

Projektpartner:

Mit dem Projekt einher geht die enge Kooperation mit Projektpartnern aus Industrie und Forschung. Im Fall von SynchronBlow besteht diese Kooperation aus der WMB Ventilatoren GmbH, als Hersteller von Querstromfahrtwindgebläsen, der BEN Buchele Elektromotorenwerke GmbH, als Hersteller von elektrischen Antrieben und der Technischen Hochschule Nürnberg.

Name Kontakt
Michael Schmidt Michael Schmidt
M.Eng.
Armin Dietz Armin Dietz
Prof. Dr.-Ing.

Bearbeitungsstand: 03.2022 (aktuell in Arbeit)