fedeRo - Leichte, effiziente Traktionsantriebe durch federnde Rotorkomponenten
Eine der Schlüsseltechnologien zukünftiger, effizienter und emissionsarmer Fahrzeugkonzepte, unabhängig von der Art des Antriebs, ist der Leichtbau und die ganzheitliche Funktionsintegration. Einen entscheidenden Beitrag zum Gewicht und zur Effizienz des Antriebs leistet der Rotor permanentmagneterregter Synchronmaschinen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens „fedeRo“ soll daher durch den Einsatz von federnden Rotorkomponenten ein Beitrag zur Entwicklung von leichten und effizienten Fahrzeugantrieben geleistet werden.
Die heutige Bauweise von Rotoren schnelldrehender Antriebe genügt nicht den Leichtbauanforderungen und ist in der Fertigung durch die notwendigen Prozesse zeit- und kostenintensiv. Weiterhin führen die eingebrachten mechanischen Spannungen zu einer Reduzierung der Effizienz des Antriebs.
Das Gesamtziel des Vorhabens fedeRo ist es, Antriebsmotoren für zukünftige Fahrzeuge mit höchster Effizienz, einem geringen Gewicht und einer optimierten Bauraumnutzung zu entwickeln. Der Stellhebel hierzu liegt bei der ganzheitlichen Entwicklung des Antriebs durch Simulation und Integration innovativer Komponenten. Hierzu wird das Rotor-Design eines modernen PMSM Traktionsantriebs ganzheitlich untersucht und durch Integration von federnden Komponenten, die neben Leichtbaupotenzialen auch Potentiale zur Steigerung der Effizienz und Senkung der Kosten zukünftiger Antriebssysteme bieten, optimiert.
Ausgehend von vorhandenen Konzepten zur Gestaltung eines Leichtbaurotors wird durch das IEM eine elektromagnetische Bewertung des Referenzsystems unter Berücksichtigung der Einflüsse durch mechanische Spannungen sowie eine Neuauslegung und Optimierung des Rotorblechschnitts durchgeführt. Projektbegleitend werden die elektromagnetischen Kraftanregungen der elektrischen Maschine mit federnder Rotorwelle berechnet. Ziel ist es, Erkenntnis zu erlangen, wie das NVH-Verhalten elektrischer Maschinen durch den Einsatz der federnden Komponenten beeinflusst wird. Für zukünftige Auslegungen elektrischer Maschinen mit federnder Rotorwelle sollen daraus Designrichtlinien abgeleitet werden können. Parallel werden parasitäre Einflüsse der federnden Komponenten im Bereich der Magnettaschen oder an den Rotorstirnseiten erforscht und bewertet. Es werden Möglichkeiten untersucht, ob und wie diese Effekte in zukünftige elektromagnetische Simulationen einfließen können, um vorhandene Simulationsmethoden zu erweitern.