Entwicklung und Optimierung eines Radnabenantriebs

Abstract:
Radnabenantriebe sind durch die aktuelle Diskussion zur Elektromobilität eine oft zitierte Variante des elektromotorischen Antriebsstrangs. In diesem Beitrag soll gezeigt werden, wie mit Hilfe eines analytisch abgeleiteten Motormodells die Drehmomente bei permanenterregten Radnabenantrieben berechnet werden können. Durch das eindimensionale Motormodell, das die Größen nur in Umfangsrichtung modelliert, lässt sich die Wirkung einzelner Oberwelleneffekte, wie Wicklungsverteilung, Ständernutzahl oder Geometrie des Permanentmagnetläufers verfolgen und gezielt diese Parameter zur Optimierung des Drehmomentes nutzen. Das Motormodell erlaubt die Einbeziehung der Magnetkennlinie und die Nichtlinearität des Eisenkreises. Die softwaretechnische Umsetzung des Motormodells und die visualisierte Ergebnisdarstellung am Rechner erschließt in einfacher Weise den Nutzern die komplexen Zusammenhänge im Motor. Das analytische Rechenmodell wurde an Hand einer zweidimensionalen FEM-Rechnung verifiziert. Der Beitrag wird durch einen beispielhaften Vergleich mit einer FEM-Rechnung abgerundet.