Verbesserung von Elektromotoren in automatisierten elektrischen Antriebssystemen

Die Entwicklung von Elektromotoren geht derzeit in folgende Richtungen:

• verbesserte Energie und Leistung;

• Steigerung der Effizienz, Reduzierung des Materialverbrauchs und des Lärms, Erhöhung der Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Arbeit;

• bessere Abstimmung von Motoren und ihren Leistungshalbleiterwandlern;

• Erweiterung der Flotte von Elektromotoren mit speziellem Design, objektorientiert für spezifische Einsatzbedingungen.

Moderne Gleichstrommotoren werden durch die Verwendung von Metallfasern und metallkeramischen Materialien im Bürstenkollektorblock verbessert, wodurch die Umfangsgeschwindigkeit der Kollektoren dieser Motoren deutlich erhöht werden kann. Die Notwendigkeit des Einsatzes einer Bürstensammeleinheit und die damit verbundenen Nachteile herkömmlicher Gleichstrommotoren führten in den folgenden Jahren zu einer Reduzierung ihres Leistungsanteils im Vergleich zu Wechselstrommotoren.

Asynchrone Käfigläufermotoren sind konstruktiv die einfachsten und zuverlässigsten, weshalb sie sich in jüngster Zeit auch bei frequenzgesteuerten Elektroantrieben mit autonomen Wechselrichtern (Frequenzumrichtern) durchgesetzt haben Pulsweitenmodulation (PWM)… Die Verbesserung dieser Motoren ist auf den Einsatz neuer Materialien und effizienterer Methoden der Intensivkühlung zurückzuführen.

Perspektiven für den Einsatz von Asynchron-Elektromotoren mit Phasenrotor sind mit deren Einsatz in Systemen mit Dual-Power-Maschinen verbunden.

Synchron-Elektromotoren werden traditionell im Leistungsbereich von mehreren hundert Kilowatt und mehr eingesetzt. Ihre Verbesserung ist auf den Wegfall von Kontakten durch die Umstellung auf rotierende Gleichrichter und den Einsatz von Permanentmagneten zurückzuführen.

Ein absoluter Kandidat sind Ventilmotoren, die im Wesentlichen Synchronmotoren sind und oft als Gleichstrommotoren gelten, da sie über einen autonomen Wechselrichter, der durch Signale der Rotorpositionssensoren gesteuert wird, aus dem Gleichstromnetz gespeist werden.

Ventilmotoren mit stark erzwungenen Rotormagneten haben das niedrigste spezifische Gewicht aller Maschinen. Daher werden mit ihrem Einsatz die Designprobleme mechatronischer Module effektiv gelöst.

Derzeit werden Ventilinduktionselektromotoren und Elektromotoren mit konischen Polen intensiv weiterentwickelt. Solche Elektromotoren haben im einfachsten Fall einen Rotor aus einem weichmagnetischen Kern. Sie ermöglichen daher hohe Rotorgeschwindigkeiten und sind sehr zuverlässig.

Im Kleinleistungsbereich werden traditionell Schrittmotoren weiterentwickelt, die aufgrund ihrer Konstruktionsmerkmale die Schaffung kompakter mehrachsiger mechatronischer Module mit diskretem Bewegungscharakter ermöglichen.

Der technische Zustand von Elektromotoren in modernen variablen Elektroantriebssystemen wird ständig überwacht und diagnostiziert. Dabei sind neben Drehzahlsensoren auch Rotorlage-, Hall-Sensoren, Temperatur- und Vibrationssensoren in die Motoren eingebaut, was dies ermöglicht Erhöhung der Betriebssicherheit von Elektromotoren.

Eine weitere Richtung zur Erhöhung der Betriebszuverlässigkeit von Elektromotoren unter industriellen Bedingungen ist der Übergang zu konstruktiv geschlossenen Versionen ihrer Umsetzung unter Verwendung intensiver Oberflächenkühlungsmethoden. Dies ermöglicht es, die Unwucht der rotierenden Teile der Motoren aufgrund der elektrostatischen Ablagerung von Industriestaub auf ihnen während der Selbstbelüftung zu beseitigen und die vorzeitige Zerstörung von Lagerbaugruppen und Stützen aufgrund ihrer Vibrationen zu verhindern.