Algemeen

TU Wien ontwikkelt planetaire motor

planetaire motor TU Wien
Eenvoudige montage van de elektronica en aansluitingen van de spoelen aan de achterzijde van de planetaire motor, hier van opzij gezien (foto: Manfred Schrödl, TU Wien).

Compacte elektrische aandrijvingen worden vaak uitgevoerd als een hoogtoerige elektromotor met aangebouwde reductor om een hoog draaimoment bij gering bouwvolume te realiseren. In een nieuwe benadering heeft de Technische Universität Wien de motor uitgevoerd als gedeeld systeem met meerdere rotoren en kunnen we spreken van een planetaire motor.

Het uitgangspunt is een eenvoudige tweepolige machine met een driedraads wikkeling, bestaand uit één tand per streng. Zonder aan de algemene regel in te boeten, wordt een door een permanente magneet bekrachtigde rotor aangenomen. Nu worden vier gelijksoortige spiegelsymmetrische motoren in een vierkante opstelling gerangschikt. Wanneer de motoren aan elkaar worden gekoppeld, zijn enkele segmenten magnetisch gezien niet nodig.

Van twaalf naar zes

De rotoren worden 90° gedraaid, waarbij naastgelegen rotoren in tegengestelde richting worden gedraaid. Ze wekken nu een magnetische veldverdeling op, waarin gelijke segmenten (magnetisch gezien) niet nodig zijn. Hierdoor kan de totale structuur worden vereenvoudigd, waardoor de actieve massa en de ijzerverliezen in vergelijking met de uitgangssituatie met vier gescheiden machines worden gereduceerd.

Ook de hoekgebieden zijn magnetisch gezien niet nodig. Door eliminatie hiervan kunnen naastliggende spoelen (waar dezelfde magnetische flux doorheen gaat) langs de ijzersegmenten worden samengevoegd. Hierdoor kan het aantal spoelen worden teruggebracht van twaalf naar zes. De vier deelmotoren delen aldus samen zes spoelen, waarvan er steeds twee aan één streng zijn toegewezen. Door bovengenoemde reductiestappen in de geometrie ontstaat een machine met vier rotoren en slechts zes geconcentreerde spoelen.

Mechanische koppeling

In de volgende stap worden de rotoren mechanisch gekoppeld, waarbij naastliggende rotoren in de tegengestelde richting moeten roteren. Deze mechanische koppeling wordt gerealiseerd in de vorm van een planetaire reductor, waarbij steeds twee tegenover elkaar liggende ‘planeetrotoren’ via tandwielen in een centraal zonnewiel ingrijpen en aldus een overbrenging realiseren. Daarbij is de overbrengingsverhouding tussen vertraging en versnelling binnen ruime grenzen te kiezen.

De planeetwielen roteren met dezelfde hoeksnelheid maar in verschillende draairichtingen van de naastgelegen rotoren. Om botsingen van de tandwielen te voorkomen, moeten de planeetwielen met verschillende draairichtingen geometrisch worden ontkoppeld. Dat kan worden bereikt door axiale verstelling van de beide planeetgroepen of door radiale ontkoppeling.

Planetaire motor

De aldus ontstane planetaire motor vormt een klassiek systeem met drie strengen. Hoewel de geometrie van de elektrische actieve delen niet cilindrisch is, gedraagt de machine zich als een symmetrische motor met drie strengen. Daardoor kan een gangbare omvormer met drie aansluitingen en conventionele regeling (bijvoorbeeld veldgeoriënteerd) worden toegepast.

De combinatie maakt een aanzienlijke reductie van het magnetisch actieve onderdelen (en daarmee van de massa) mogelijk in vergelijking met de vier afzonderlijke motoren. Ook is een eenvoudige en automatische montage en motor en elektronica mogelijk. De twee spoelen voor elke streng kunnen in serie of parallel worden geschakeld en ze kunnen in driehoek of ster worden geschakeld.

Een volledige beschrijving van de planetaire motor vindt u in de november 2017 editie van Aandrijftechniek.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven