Geschaltete Reluktanzmaschinen für Staubsaugergebläse, 2003
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Geschaltete Reluktanzmaschinen für Staubsaugergebläse, 2003
Electrical Drives Elektrische Antriebe ISEA has been investigating the use of SRM in vacuum cleaners in recent years. The designer of the drive has to take into account customer satisfaction and demands for suction power, noise emission, compactness and costs as well as current standards (electromagnetic compatibility, heat emission, etc.). Switched Reluctance Machines are regarded as a lowcost and robust alternative to other brushless machine concepts due to their simple structure. Although SRM are known to be inherently noisy, the development of various SRM proved that the noise of the SR-Drive in a vacuum cleaner can be reduced to a level comparable to conventional universalmotors commonly used in this application. In a first design step the maximum volume of the machine was used for acoustic reasons. In a second step the weight of the machine was reduced by 30 % by decreasing the active length of the machine. Due to the resulting higher magnetic loading of the material, power reserves were reduced. The figure illustrates how the capability curve shifted closer to the nominal point. Currently, the noise emission of the short version is being investigated which tends to be only slightly higher than for the long-version SRM. Future work will cover the adaptation of the drive to meet existing standards. After the maximum heat emission could be reduced by electronic power control, the converter will be re-designed to improve the power factor and meet electromagnetic compatibility (EMC) standards. Kontakt Contact J. Fiedler, [email protected], 02 41/80 969 70 Literatur Publications Higuchi, T.; Fiedler, J.O.; De Doncker, R.W.: On the Design of a Single-Phase Switched Reluctance Motor, International Electric Machines and Drives Conference 2003 (IEMDC03), Madison, USA, 2003 Es wurden mehrere Geschaltete Reluktanzantriebe für Staubsauger entworfen und aufgebaut, die ein gutes Geräuschverhalten zeigen. Die Antriebe werden zur Einhaltung geltender Normen entsprechend angepasst. Globale Forschungsaktivitäten zeigen, dass die Zeit für eine Einführung der Reluktanzmaschine in Massenmärkte näher rückt. Bereits seit mehreren Jahren wird am ISEA der Einsatz von Geschalteten Reluktanzmaschinen (GRM) für Haushaltsgeräte am Beispiel eines Staubsaugers erprobt. Beim Entwurf Drehzahl/Drehmoment – Charakteristik der langen und kurzen Variante der GRM Torque/Speed Characteristic of Long and Short-Version SRM der Antriebe gilt es dabei sowohl den Ansprüchen des Kunden nach Saugleistung, niedriger Geräuschemission, Kompaktheit und Preis als auch den geltenden Normen (z. B. Erwärmung oder Netzrückwirkungen) gerecht zu werden. Geschaltete Reluktanzantriebe bieten auf Grund ihres einfachen Aufbaus eine kostengünstige Alternative zu anderen bürstenlosen Antrieben. Durch den Aufbau mehrerer GRM konnte gezeigt werden, dass die Geräuschentwicklung der als relativ laut bekannten GRM auf ein zum konventionellen Universalmotor vergleichbares Niveau begrenzt werden kann. Nachdem aus akustischen Gründen zunächst der maximale Bauraum ausgenutzt wurde, wurde in einem weiteren Schritt das Gewicht des Antriebs durch Verkürzung der aktiven Länge um 30 % reduziert. Dabei wurden durch die damit verbundene erhöhte Belastung des aktiven Materials vorhandene Leistungsreserven abgebaut: Dies ist in der Abbildung anhand der Verschiebung der Typengrenze zu erkennen. Gegenwärtig wird die Geräuschentwicklung der verkürzten Maschine untersucht, die nach ersten Ergebnissen nur leicht über der der längeren Variante liegt. In weiteren Schritten soll ein den geltenden Normen entsprechender Antrieb aufgebaut werden. Die Einhaltung der zulässigen Ablufttemperatur wurde durch die Regelung des Leistungsflusses gewährleistet. Im weiteren Projektverlauf soll nun eine geeignete Baugruppe zur Verbesserung des Leistungsfaktors und Einhaltung der Oberschwingungsnorm in den vorhandenen Umrichter integriert werden. 27 Research Various Switched Reluctance Drives have been designed and realized which produce low noise emission. The drives are currently adapted to meet existing standards. Global research activities indicate that the time has come to introduce Switched Reluctance Machines (SRM) to massmarkets like household appliances. Geschaltete Reluktanzmaschinen für Staubsaugergebläse Forschung Switched Reluctance Machines for Vacuum Cleaners