In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren zur Berechnung der Kommutierung bei permanentmagneterregten Kommutatormotoren (PM-DC-Motoren) vorgestellt. Darüber hinaus werden die Grundlagen der Stromwendung und die sie beeinflussenden Faktoren diskutiert. Im Rahmen der Arbeit erfolgt zudem eine Zusammenfassung der wichtigsten Methoden zur Messung und Beurteilung der Kommutierung, da diese Untersuchungen für die Kleinmaschinenentwicklung nach wie vor hoch relevant sind. Die Verfahren werden anhand von konkreten Beispielen erläutert und hinsichtlich Aufwand und ihrer Aussagekraft bewertet sowie zur Validierung des neuen Berechnungsansatzes herangezogen. Die Analyse bekannter Berechnungsverfahren auf deren Eignung und Grenzen schließt diesen Themenkomplex ab.
Mittels des neu entwickelten Simulationsansatzes für ein vollständiges Antriebssystems kann die Stromwendung in allen Betriebszuständen analysiert werden. Die Modellbeschreibung umfasst den Einfluss des Magnetkreises, der Ansteuerung, der Antriebsmechanik und des Kontaktsystems Bürste-Kommutator. Die Erstellung und Parametrierung der Antriebsmodelle wird unter Einbeziehung spezifischer Charakteristika von PM-DC-Motoren kleiner Leistung erörtert. Ein Schwerpunkt bildet dabei das Verhalten des Kontaktsystems und dessen Nachbildung mit allen wesentlichen Einflussgrößen.
Daran anschließend werden praxisrelevante Fragestellungen zum Kommutierungsverhalten mit Hilfe der Antriebssimulation analysiert. Aufbauend auf den Berechnungsergebnissen lassen sich Gesichtspunkte zur Konstruktion und Auslegung von PM-DC-Motoren ableiten.
Aktualisiert: 2020-02-03
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