Reluktanzmotoren Typen und Funktion

Synchronreluktanzmotor und geschalteter Reluktanzmotor

Synchron-Reluktanzmotor und geschalteter Reluktanzmotor
Bei einem Reluk­tanz­mo­tor beste­ht der Rotor des Elek­tro­mo­tors nur aus Elek­trob­lech. Der Rotor ver­fügt also wed­er über Per­ma­nent­mag­nete noch über Wick­lun­gen oder einen Kurz­schlusskä­fig. Deshalb ist der Reluk­tanz­mo­tor sehr kostengün­stig in der Her­stel­lung. Auf­grund der fehlen­den Erre­gung im Rotor ist die Leis­tungs­dichte geringer als bei Per­ma­nent­mag­net Syn­chron­mo­toren. Dafür besitzen Reluk­tanz­mo­toren kein Rast­mo­ment und ver­fü­gen über eine höhere Sicher­heit im Falle eines Kurz­schlusses. Da der Rotor wed­er über Wick­lun­gen noch Per­ma­nent­mag­nete ver­fügt, kann der Reluk­tanz­mo­tor gut gekühlt wer­den und ist sehr robust gegenüber hohen Tem­per­a­turen. Der Luftspalt hat bei Reluk­tanz­mo­toren einen großen Ein­fluss auf den Wirkungs­grad und sollte nicht größer sein als 0,8 mm. 

Reluktanzmotor Typen

Es gibt zwei Typen von Reluk­tanz­mo­toren, geschal­tete Reluk­tanz­mo­toren (SRM) und Syn­chron-Reluk­tanz­mo­toren (Syn­RM). Geschal­tete Reluk­tanz­mo­toren haben konzen­tri­erte Wick­lun­gen, während Syn­chron-Reluk­tanz­mo­toren verteilte Wick­lun­gen besitzen. Im Ver­gle­ich zum geschal­teten Reluk­tanz­mo­tor besitzt der Syn­chron-Reluk­tanz­mo­tor einen kleineren Drehmo­menten­rip­pel und ist somit auch leis­er im Betrieb. Des Weit­eren haben Syn­chron-Reluk­tanz­mo­toren einen höheren Wirkungs­grad als geschal­tete Reluk­tanz­mo­toren. Das liegt daran, dass der geschal­tete Reluk­tanz­mo­tor höhere Phasen­ströme benötigt und die mag­netis­che Fluss­dichte bei Syn­chron-Reluk­tanz­mo­tor klein­er ist.

Video über Reluktanzmotoren

Synchron-Reluktanzmotor

Synchronreluktanzmotor
Der Auf­bau des Sta­tors von Syn­chron-Reluk­tanz­mo­toren ist nahezu iden­tisch, wie der eines Asyn­chron­mo­tors. Der Rotor beste­ht einem run­den Blech­pakt, aus welchen mag­netis­che Fluss­bar­ri­eren aus­ges­tanzt sind. Der Rotor ist nicht für hohe Drehzahlen geeignet, da für hohe Drehzahlen zusät­zliche Stege in die Fluss­bar­ri­eren einge­fügt wer­den müssen, um die Drehzahlfes­tigkeit zu garantieren. Diese Stege wirken sich allerd­ings neg­a­tiv auf den Wirkungs­grad der Mas­chine aus. Der Syn­chron-Reluk­tanz Motor ver­fügt über einen sehr viel kleineren Drehmo­menten­rip­pel, als ein geschal­teter Reluk­tanz­mo­tor. Auch der Wirkungs­grad ist wesentlich höher als bei SR-Motoren. Da der Syn­chron-Reluk­tanz­mo­tor einen niedrigeren Phasen­strom besitzt, ist sein Invert­er bzw. die Leis­tungse­lek­tron­ik kostengün­stiger. Allerd­ings muss ein Posi­tion­ssen­sor mit ein­er aus­re­ichen­den Auflö­sung einge­set­zt wer­den, um die eine gute Ans­teuerung und Regelung umzusetzen. 

Geschalteter Reluktanzmotor

Der geschal­tete Reluk­tanz­mo­tor (SRM) wird auch als SR-Motor beze­ich­net. Der Sta­tor und der Rotor des geschal­teten Reluk­tanz­mo­tors beste­ht aus aus­geprägten Polen. Der Sta­tor ver­fügt über eine konzen­tri­erte Wick­lung, dass bedeutet das jed­er Zahn eine Wick­lung trägt. Die Anzahl Sta­tor Pole und Rotor Pole muss sich unter­schei­den. In der Regel ist die Anzahl der Pole im Sta­tor größer als vom Rotor. Eine typ­is­che Kom­bi­na­tion ist 6/4, also 6 Sta­tor Pole und 4 Rotor Pole. Da der Rotor nur aus einem Blech­pakt beste­ht, eignet dich der SR-Motor beson­ders gut für sehr hohe Drehzahlen. Die Fer­ti­gung des geschal­teten Reluk­tanz­mo­tors ist rel­a­tiv ein­fach, da Wick­lun­gen vorgewick­elt wer­den kön­nen und nur noch auf die Zähne des Sta­tors aufgeschoben wer­den müssen. Der SR-Motor ver­fügt über einen höheren Drehmo­menten­rip­pel, wodurch der Motor lauter ist als beispiel­weise ein Syn­chron-Reluk­tanz­mo­tor. Der Drehmo­menten­rip­pel kommt von den höheren Phasen­strö­men, die der Motor benötigt. Der Invert­er bzw. die Leis­tungse­lek­tron­ik für geschalte Reluk­tanz­mo­toren ist auf­grund der hohen Phasen­ströme teur­er als beispiel­sweise für einen Syn­chron-Reluk­tanz­mo­tor. Die Auflö­sung des Posi­tion­ssen­sors kann hinge­gen niedrig aus­fall­en, wodurch ein gün­stiger Sen­sor einge­set­zt wer­den kann. 
geschalteter Reluktanzmotor SR-Motor SRM

Reluktanzmotor Funktion

Die Funk­tion von Reluk­tanz­mo­toren ist rel­a­tiv sim­ple. Damit sich der Rotor dreht, muss sich der mag­netis­che Wider­stand mit der Posi­tion ändern. Dabei beze­ich­net man den mag­netis­chen Wider­stand auch als Reluk­tanz, daher kommt auch der Name Reluk­tanz­mo­tor. Durch das Anle­gen ein­er Span­nung an eine Wick­lung im Sta­tor fließt ein Strom. Der Strom erzeugt einen mag­netis­chen Fluss, der durch den Sta­tor und den Rotor fließt. Der Rotor dreht sich in die Rich­tung, in welche der mag­netis­che Wider­stand für den mag­netis­chen Fluss klein­er wird. Dadurch entste­ht ein Drehmo­ment, welch­es wieder zu null wird, sobald der Rotor die Posi­tion des kle­in­sten mag­netis­chen Wider­standes erre­icht hat. Um eine kon­tinuier­liche Drehbe­we­gung zu erhal­ten, muss dann eine Span­nung an die näch­ste Wick­lung angelegt werden.