Application of a hing-energy-density permanent magnet material in underwater systems

You are here: Homepage > Search

Application of a hing-energy-density permanent magnet material in underwater systems

Cho, C.P. / Egan, C. / Krol, W.P.

Durch die Fortschritte der Permanentmagnete auf Seltene-Erden-Basis werden zunehmend elektronisch kommutierte, bürstenlose Permanentmagnet-Motoren für den Antrieb in Unterwassersystemen, für industrielle Antriebssysteme und lineare und rotierende Aktoren eingesetzt. In der Arbeit werden Drehmomente beim magnetischen Hängenbleiben, Variationen der Axialkräfte und Effekte von Rotor-Fluchtungsfehlern eines bürstenlosen Doppelluftspalt- und Axialfeld-Permanentmagnet-Motors analysiert. Diese Parameter wurden als Auslegungs- und Herstellungsparameter betrachtet und mittels quasistatischer nichtlinearer Finite-Elemente-Modelle untersucht. Für die Reduktion des Drehmoments für das magnetische Hängenbleiben wurden zwei Fälle betrachtet: (1) gestaffelte Anordnung des Stators und (2) schräg angeordnete Permanentmagnete. Die Finite-Elemente-Analysen wurden validiert durch Vergleich der Ergebnisse mit den Messungen an einem Prototyp-Motor. Die beiden Verfahren für die Reduktion des Drehmoments für das Hängenbleiben wurden mit dem neu entwickeltem Programm SIMULAB analysiert. Im wesentlichen wird eine Reduktion um 99 % durch die gestaffelte Rotoranordnung erzielt. Jedoch wird dadurch die Variation der Axialkraft erhöht. Dies kann zu Vibrationen, Lärm und Ermüdungsschäden führen. In der Arbeit wird auch ein neues System für Elektromotor/Zentrifugalpumpe vorgestellt. Die Anwendbarkeit für Unterwasserfahrzeuge ist gegeben. Durch Verwendung von Hightech-Materialien und ausgeklügelte Steuersystemen können hochgesteckte Anforderungen (Volumenkompaktheit, hoher Wirkungsgrad, Lärmbegrenzung) erfüllt werden. Die Finite-Elemente-Analyse und eine Analyse mit konzentrierten Parametern zeigten die Vorteile dieses neuen Systems.