Abstract
Mit dem zunehmenden Bewusstsein für Energieeinsparung und der Entwicklung der elektronischen Technologie, und aufgrund des Verlusts des elektromagnetischen Drehmoments bei der Reibungskommutierung von der bürstenbehafteten Gleichstrommaschine, sind bürstenlose Gleichstrommotoren in unserem Leben und unserer Arbeit weit verbreitet, z.B. in der Haushaltsgeräte-, Büro- und der High-Tech-Industrie. Andererseits wird die Radialflussmaschine (RFM) zwar schon seit langer Zeit weit verbreitet eingesetzt, die inhärenten Strukturfehler machen ihre Anwendung bei besonderen Anlässen begrenzt. Und das Aufkommen neuer technologischer Produkte und die Anwendung spezieller Bereiche stellen hÃ\Phere Anforderungen an die Struktur und Leistung der Maschine. Daher wird heute die Axialflussmaschine (AFM) untersucht, wegen ihrer Vorteile der kürzeren axialen Länge, der hÃ\Pheren Leistungsdichte und des geringeren Gewichts usw. gegenüber dem konventionellen RFM-Konzept, insbesondere in der Situation der begrenzten axialen Abmessung. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Eigenschaften eines Axialflussmotors unter verschiedenen Antriebsarten für die Anwendung in gehandhabten Elektrowerkzeugantrieben zu untersuchen. Eine Co-Simulationsplattform zwischen COMSOL und Matlab/Simulink wird zunächst mit Hilfe von Livelink for MATLAB / Comsol With Matlab Paket aufgebaut. Simulink wird zur Auslegung des Antriebssystems und der Kommutierungslogik des Motors sowie zur Berechnung des Phasenstroms verwendet. Mit dem simulierten Phasenstrom aus Simulink, der Finite-Element-Analysis (FEA) Software COMSOL ist für die 3D FEA-Simulation zur Berechnung des Drehmoments und der Verluste des Motors verantwortlich. Mit Hilfe dieser Co-Simulationsplattform werden die Eigenschaften, wie Motor-Drehmoment, -Verluste und -Wirkungsgrad, untersucht und die Kennfelder erstellt, wenn es mit 120-Grad- und 180-Grad-Kommutierung als bürstenloser Gleichstrommotor sowie Sinus-Pulsweitenmodulation (SPWM) und Raumzeiger-Pulsweitenmodulation (SVPWM) als bürstenloser Wechselstrommotor betrieben wird. Es wird gezeigt, dass der BLDC-Modi mit 120-Grad-Blockstrom den besten Wirkungsgrad aufweist, während der BLDC-Modi mit 180-Grad-Blockstrom den grÃ\PÃten Drehzahlbereich bietet und der SVPWM-Antrieb die geringste Drehmomentwelligkeit hat. Zusätzlich wird auch der Einfluss des Stromwinkels auf die Motoreigenschaft ermittelt. Es zeigt sich, dass der Drehzahlbereich aller Antriebsmodi durch den geeigneten Stromwinkel stark erweitert werden kann. Darüber hinaus hat der Stromwinkel auch groÃe Auswirkungen auf die Motorverluste, wobei die Wirbelstromverluste in Rotor und Permanentmagneten durch den Stromwinkel deutlich erhÃ\Pht werden, während die Verluste im Stator verringert werden.
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