Synchron-Reluktanzmotor

Funktionsweise des Synchronreluktanzmotors

Funktionsweise von Synchronreluktanzmotoren in Textform

Synchronreluktanzmotoren sind herkömmlichen Asynchronmotoren im Wirkungsgrad deutlich überlegen. Erfahren sie im Folgenden was die Synchronreluktanz-Technologie ausmacht und welche Vorteile sie neben einer hohen Energieeffizienz sonst noch bietet. Die Synchronreluktanzmotoren-Technologie ermöglicht extrem effiziente Systeme zusammen mit moderner Antriebs-Technologie bietet sie Vorteile wie eine hohe Energieeffizienz und hohe Leistungsdichte niedrige Lager Temperaturen und längere Lager Lebensdauer sowie eine hohe Benutzer- und Wartungsfreundlichkeit. 

Um die Funktionsweise des Synchronreluktanzmotors zu verstehen, soll sein Aufbau näher betrachtet werden.

Ein Synchronreluktanzmotor verfügt über speziell geschnittene Dynamobleche mit symmetrisch angeordneten Stegen und Luftspalten. Die Elektrobleche werden auf eine Welle gesetzt und fest miteinander verbunden, das Paket aus Welle und Blechen bildet den Rotor. Der Rotor wird in ein Gehäuse gesetzt, das Gehäuse stellt den Stator des Motors da. Der Aufbau des Stators gleicht dem eines konventionellen Drehstrom-Asynchronmotors.

Das Bild zeigt den Rotor des Synchronreluktanzmotors bei geöffnetem Motorgehäuse. Die Symmetrie der Bleche über den beiden rechtwinkligen Achsen ist klar zu erkennen. Der spezielle Schnitt der metallisch leitenden Stege und nicht leitenden Luftspalten beeinflusst den magnetischen Fluss durch den Rotor.

Ein Synchronreluktanzmotor hat einen höheren Wirkungsgrad als ein Drehstrom-Asynchronmotor, warum das so ist soll hier erklärt werden. Beim Drehstrom-Asynchronmotor induziert das magnetische Drehfeld der Ständerspulen eine Spannung in den Metallkäfig des Läufers, der metallkäfig ist dabei wie eine Spule zu verstehen. Die induzierte Spannung nennt man Läuferspannung. Aufgrund der untereinander kurz geschlossenen Metallstäbe fließen in den Läuferstäben Ströme, die sogenannten Läuferströme. Die Läuferströme erzeugen ein eigenes Magnetfeld. Dieses Magnetfeld versucht sich nach dem umlaufenden Magnetfeld des Stators auszurichten. Der Rotor mit der fest verbundenen Motorwelle beginnt sich zu drehen, aufgrund des Induktionsprinzips kann der Läufer nie gleich schnell wie das umlaufende Feld sein – er läuft nicht synchron, daher der Name Asynchronmotor. Der durch Induktion erzeugte Rotorstrom macht rund 40% der gesamten Motorverluste aus.

Beim Synchronreluktanzmotor sorgt ein anderes physikalisches Prinzip dafür, dass sich die Welle dreht. Bei dieser Motortechnologie nutzt man die Eigenschaft metallischer Körper sich nach einem magnetischen Feld auszurichten. Die Ausrichtung erfolgt nach dem Prinzip des kleinsten Widerstandes, beim Magnetfeld nennt man diesen Widerstand Reluktanz. Bei dieser Ausrichtung entstehen keine Läuferströme und damit auch keine Läuferverluste, wie beim Asynchronmotor. Ein allgemein bekanntes Beispiel für die Ausrichtung eines metallischen Körpers in einem Magnetfeld ist die Kompassnadel. Eine Kompassnadel richtet sich wie man weiß nach den beiden Polen des magnetischen Feldes aus. Die Bleche des Synchronreluktanzmotors sind symmetrisch und weisen zwei rechtwinklig zueinander liegende Achsen auf. Sie sind zwei Kompassnadeln vergleichbar, die über Kreuz liegen. Wie Kompassnadeln versuchen auch die beiden Bleche sich auszurichten. Die Pole stammen hier allerdings vom umlaufenden Magnetfeld des Stators, insgesamt sind es 20 Paare. Beginnt sich das Magnetfeld des Stators zu drehen, versuchen sich die Bleche nach dem Magnetfeld auszurichten. Die Bleche und die damit verbundene Welle beginnen sich zu drehen.

Damit sich die Bleche des Synchronreluktanzmotors nach dem umlaufenden Magnetfeld ausrichten können, bedarf es einer Drehzahlregelung. Dies erledigt der Frequenzumrichter. Der FU ermöglicht ein kontrolliertes Beschleunigen des umlaufenden Magnetfeldes, und damit der Synchronisierung des Rotors. Da keine Läuferströme entstehen hat ein Synchronreluktanzmotor circa 40% weniger Motorverluste.

Anwender können das Synchronreluktanz-Prinzip auf zweierlei Weise nutzen:

1. Mit einem Motor mit hohem Wirkungsgrad der IE-Klasse 5
2. Mit einem kleiner dimensionierten Motor mit gleicher Leistung und einem Wirkungsgrad der Klasse IE3

Die zweite Variante bietet dem Maschinenkonstrukteur aufgrund der kleineren Bauformen neue Möglichkeiten. Beide Varianten sind außerdem bei gleicher Leistung oder gleichem Wirkungsgrad deutlich leichter als Asynchronmotoren. Die Synchronreluktanz-Technologie hat insbesondere bei kleinen Leistungen einen Wirkungsgrad-Vorteil gegenüber Asynchronmotoren. Der Vorteil des besseren Wirkungsgrades erstreckt sich über den gesamten Drehzahlstellbereich. 

Im Gegensatz zu Permanentmagnetmotoren, brauchen Synchronreluktanzmotoren auch keine seltenen Erden, das macht sie zu einer nachhaltigen, umweltschonenden Technologie. 

Synchronreluktanzmotoren stehen für ein Höchstmaß an Energieeffizienz. Sie verfügen über die höchste Energieeffizienzklassifizierung IE5 und weisen im Vergleich zu Asynchronmotoren bis zu 40% geringere Energieverluste auf. Anwender können mit ihnen nicht nur die Energieeffizienz und Zuverlässigkeit erhöhen, sondern auch die Nachhaltigkeit verbessern.

_{Bildquellen: ABB AG}