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Praxisforum Antriebstechnik Lassen Sie Ihr Motor-Design kostenlos bewerten

Redakteur: Gerd Kucera

Exklusiv auf dem Praxisforum Elektrische Antriebstechnik in 6 Wochen erklärt imc Meßsysteme die dynamische Kennfeldmessung, analysiert Motor-Designs und diskutiert mögliche Optimierungen.

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FAULHABER Antriebssysteme
Maxon Motor GmbH
MARECHAL GmbH
Machen Sie mit: Auf dem Praxisforum Antriebstechnik 2018 haben Sie die die einmalige Gelegenheit einen Motor durch imc Meßsysteme kostenlos analysieren zu lassen.
Machen Sie mit: Auf dem Praxisforum Antriebstechnik 2018 haben Sie die die einmalige Gelegenheit einen Motor durch imc Meßsysteme kostenlos analysieren zu lassen.
(Bild: imc Meßsysteme)

Die Begriffe Leistung und Effizienz sind eng miteinander verknüpft, da vor allem die spezifische Leistung oder auch Leistungsdichte große Auswirkungen auf die Effizienz eines Motorkonzeptes hat. Bei einem modernen EC-Motor lassen sich Leistung und Effizienz im Zusammenspiel zwischen Motor und ECU für den jeweiligen Einsatzbereich optimieren. Die Abstimmung erfolgt über eine dynamische Kennfeldbestimmung.

Die Motorkennlinien richtig interpretieren

Die Kennlinie ist eine grafische Darstellung von zwei voneinander abhängigen physikalischen Größen; der Zusammenhang zwischen Leistung und Drehmoment eines Elektromotors wird als Kennlinie aufgenommen und zweidimensional im Koordinatensystem dargestellt.

Bildergalerie

Ein Kennlinienfeld (auch als Kennfeld bezeichnet) zeigt mehrere Kennlinien in Abhängigkeit von weiteren Eingangsgrößen sprich Parametern (etwa Flussverteilung, Wirkungsgrad, Drehmoment, Drehzahl, Motorleistung). Dargestellt werden die Funktionen in einem dreidimensionalen Koordinatensystem.

Warum automatisiert und dynamisch besser ist

Während die üblicherweise angewandte Methode zur Erfassung relevanter Kennlinien ein zeitintensiver Prozess ist, der nicht zwangsläufig zur optimalen Auslegung des Motors führt, ist die automatisierte dynamische Kennfeldermittlung hingegen schnell und vermeidet damit die Änderung der Motorparameter durch Erwärmung während der Prüfung. Das daraus berechnete Kennfeld eines untersuchten Elektromotors ist somit realitätsnäher.

Klassische Testverfahren erfordern eine aufwändige, zeitintensive, mechanische Kopplung einer Lastmaschine zur Kennlinienermittlung. Auf dem Praxisforum in Würzburg wird eine alternative Testmethode gezeigt, die eine mechanische Kopplung überflüssig macht und stattdessen die Eigenträgheit des Motors als (dynamische) Last ausnutzt.

Ausgehend von einem mathematischen Modell des BLDC-Motors erhält man mit Hilfe des Kalmanfilter-Algorithmus eine Schätzung des magnetischen Flusses über die Zeit. Die ermittelten Verläufe des Flusses werden in Abhängigkeit der gemessenen Ströme in d-und q-Achse einschließlich aller Sättigungseffekte und gegenseitigen Kopplungen dargestellt.

In der praktischen Anwendung können alle Verläufe und Parameter in weniger als 10 s ermittelt werden. Der Algorithmus wurde sowohl in Simulationen als auch in der Praxis bezüglich Genauigkeit und Reproduzierbarkeit erfolgreich getestet.

Live-Demo Kennfeldmesung nur auf dem Praxisforum 2018

Auf dem Praxisforum Elektrische Antriebstechnik im Maritim-Kongresszentrum Würzburg (20. bis 22. März 2018) erläutert Dr. Franz Hillenbrand von imc Meßsysteme die „Dynamische Vermessung des Kennfeldes von BLDC-Maschinen ohne Belastungseinheit“.

Ergänzendes zum Thema
Nutzen Sie die Gratis-Chance auf dem Praxisforum Antriebstechnik 2018

Teilnahmebedingungen:

Fünf Teilnehmer am Praxisforum des zweiten Tages haben die Möglichkeit, einen EC-Motor kostenlos vermessen zu lassen. Wer teilnehmen und seinen Motor analysieren lassen will, sendet eine Maßzeichnung des Motors bis zur Kalenderwoche 8 (spätestens 23. Februar 2018) inkl. Datenblatt und elektrische Anschlussbeschreibung an karl.ullrich@imc-berlin.de (der Datenschutz ist garantiert; Telefon Karl Ullrich: 030/467090-864). Vergessen Sie Ihre Kontakt-Daten im E-Mail-Abbinder nicht. Angenommen werden die ersten fünf "Bewerber", deren Motorspezifikationen den hier aufgeführten technischen Bedingungen entsprechen. Die technischen Vorgaben sind aufgrund des limitierten Zeitrahmens auf dem Praxisforum notwendig (siehe Programm http://www.praxisforum-antriebstechnik.de). Diese Dienstleistung hat einen Wert von etwa 2800.- € je Motor.

Nach Durchsicht der Zeichnung bzw. des Datenblatts meldet sich imc Meßsysteme telefonisch oder per Mail beim Bewerber, um ggf. offene Detailfragen zu klären. Die Maßzeichnung und das Datenblatt sind im Vorfeld zum Bau des Prüfadapters notwendig.

Technische Einschränkungen und Termin zur Einsendung des Motors an imc:

Hinsichtlich technischer Daten der auszumessenden EC-(BLDC-) Motoren sind folgende Einschränkungen zu berücksichtigen:

  • Motorspezifikation: maximal 60 V Versorgungsspannung und 20 A Stromaufnahme.
  • Nur Motoren mit Sinus- oder Block-Kommutierung können berücksichtigt werden, bei Sinus gerne sensorlos, bei Block mit Hallschaltern.
  • Glattes Wellenende mit 2 bis 10 mm Durchmesser (in ganzzahligen Schritten).
  • Die Motoren müssen bis zur KW 10 bei Karl Ullrich, imc Meßsysteme GmbH, Voltastr. 5, 13355 Berlin eingegangen sein.

Das Kennlinienfeld des Motors wird in der Live-Demo am 21. März 2018 ermittelt und diskutiert. Nach der Live-Demo wird der Motor vor Ort an den Teilnehmer zurückgegeben; es entstehen keine Kosten.

Ergänzendes zum Thema
Bezwingen Sie die „grüne Hölle“ von Würzburg mit Andreas Pfister

Die „grüne Hölle“ der Nürburgring-Nordschleife macht auf 25 km Streckenlänge dem Namen alle Ehre. „Eine Millisekunde Unachtsamkeit kann nicht nur die Führung kosten, sondern auch den Rennwagen“, das ist dem Touren-Rennfahrer Andreas Pfister stets bewusst. Im Sommer 2017 drückten ihm mehr als 20.000 Zuschauer an der Nordschleife die Daumen. „Catch me, if you can“, ist das Motto des 29-jährigen Profi-Rennfahrers. In der Saison 2017 nahm er im SEAT Leon TCR Rennwagen an der kompletten Rennsaison der FIA ETCC teil und erreichte z.B. im Autodromo Nazionale di Monza den Platz 7. Treffen Sie Andreas Pfister auf der Abendveranstaltung des Praxisforums am 21. März 2018 auf seiner E-Kart-Rennstrecke in Würzburg und fahren Sie als Kongressteilnehmer Ihr eigenes Rennen in seinem Mainfranken Motodrom. Diskutieren Sie mit ihm über die optimale Fahrlinie und seine Pläne für die kommende Rennsaison. Eine Anmeldung ist erforderlich.

Er zeigt detailliert wie sich Steuergeräte (Inverter) individuell auf den Motor abstimmen lassen. Hillenbrand ist Mitbegründer der imc und leitete über 25 Jahre die Entwicklung. Seit 2015 setzte er seine Tätigkeit als Technologieberater fort. Sein besonderes Interesse gilt der Entwicklung von Methoden zur modellgestützen Erfassung der Parameter elektrischer Maschinen.

In der anschließenden Live-Demo wird er fünf Elektromotoren ausmessen und deren Kennlinien analysieren und bewerten (wichtige Informationen zur Teilnahme und zu Motordaten entnehmen Sie dem Kastentext "Nutzen Sie die Gratis-Chance auf dem Praxisforum). Dazu erklärt er wichtige Unterschiede der statischen und dynamischen Kennlinienermittlung und zeigt, warum letztere Methode heute so von Bedeutung ist.

Beide Vorträge finden am zweiten Veranstaltungstag des Praxisforums (21. März 2018) statt.Im Anschluss an die Live-Demo tragen wir gemeinsam den imc-Cup aus, ein spannendes Rennen auf Elektro-Karts im Mainfranken Motodrom des Profi-Rennfahrers Andreas Pfister. Machen Sie mit. Mehr dazu im Kastentest.

(ID:45136757)

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