Abteilung Informatik, Kommunikation und Elektrotechnik
 

 

Antriebstechnik und Leistungselektronik

red_light Boosterantrieb für Turbolader

red Student: Bachmann Martin
red Dozent: Büchi Roland Dr.
red Partnerfirma: DaimlerChrysler AG, Stuttgart
 
red Kurzbeschreibung:

Ausgangslage der Studie war ein Verdichterrad, in welches ein schnell laufender Antrieb (180'000 U/Min) mit einer Leistung von 1kW bei 90'000 U/Min integriert werden sollte. Es sollten verschiedene Motortopologien (Asynchron-, Synchron- und Reluktanzmotoren) mittels FE-Berechnung auf ihre Machbarkeit hin überprüft werden. Ziel der Studie ist es, die technische Machbarkeit von elektrischen Antrieben welche auf der Strömungsseite in das Verdichterrad integriert sind, aufzuzeigen. Sie stellt die Grundlage für ein zu bauendes Funktionsmuster dar, welches in einem Prüfstand ohne äussere Kräfte getestet werden kann. Kriterien hierfür sind u.a.: Drehzahl-Drehmomentkennlinie und zusätzliches Massenträgheitsmoment. Es wird dazu das Feldberechnungsprogramm Flux2D der Firma Cedrat verwendet.

Als erstes galt es einen Motorentyp zu bestimmen, mit dem man anschliessend diese Studie durchführen konnte. In der Projektarbeit von M.Bachmann (Boosterantrieb) wurden nur Asynchronmaschinen betrachtet weil diese als geeigneter erschienen. Eine weiterführende Studie von Herrn Dr. R. Büchi belegte diese These und so beschloss man sich voll und ganz auf die Asynchronmaschine mit Kurzschlussläufer zu konzentrieren.

Im Laufe der Studie kristallisierten sich zwei grundverschiedene Varianten heraus. Die eine, Variante 2d, weist auf dem Rotor 16 Nuten auf. Mit dieser Anordnung erreicht man Leistungen in der Grössenordnung von 600 Watt bei 90'000 U/Min. Bei der zweiten Anordnung, Variante 3f, ist auf dem Rotor nur ein Aluminiumring aufgeschrumpft. Dieser Motor kann Leistungen von 700 Watt bei 90'000 U/Min abgeben. Sicher ist man sich auch, dass diese Variante den mechanischen Anforderungen standhält. Beim Vergleichen des Drehmomentes, der Leistung und des Trägheitsmomentes schnitt die Variante 3f besser ab. Obwohl auch diese Variante nicht die Leistung von 1 kW bei 90'000 U/Min erreicht, wird sie trotzdem zur Konstruktion empfohlen.

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