Antriebssystem für höchste Geschwindigkeiten - Bergische ...

2. Eigenschaften eines Hochgeschwindigkeitsantriebes 10
gen ist die Längenänderung des Bohrers problematisch. Die prinzipbedingten
Verluste im Rotor begrenzen daher trotz hohem Kühlaufwand im
Stator die mit der Asynchronmaschine erzielbaren Drehzahlen.
2.3 Permanenterregte Synchronmaschine
Die bei der Asynchronmaschine auftretenden Rotorverluste sind in erster
Linie auf den Stromfluss im Rotor zurückzuführen. Es liegt daher nahe,
einen Maschinentyp mit stromfreiem Rotor zu verwenden. Während bei
der Asynchronmaschine ein induzierter Strom den Rotorfluss erzeugt, liefert
bei der Synchronmaschine eine von Gleichstrom durchflossene Spulenanordnung
den zur Drehmomentbildung erforderlichen Fluss. Die Erregung
ist bei der Synchronmaschine eine Gleichgröße.
Wird jetzt die Spulenanordnung im Rotor durch Permanentmagnete ersetzt,
ist der Rotor vollständig stromfrei. Nachteilig ist die nun nicht mehr
veränderbare Erregung. Konstruktiv sind rotorseitig verschiedene Anordnungsmöglichkeiten
für die Magnete bekannt [28, 30, 31]. Aus Gründen
der mechanischen Festigkeit und der fertigungstechnischen Möglichkeiten
bei Rotordurchmessern kleiner als 10 mm kann nur ein mechanisch
homogen aufgebauter Rotor Verwendung finden [28, 29].
Im Weiteren wird eine permanenterregte Synchronmaschine beschrieben,
die speziell für den Einsatz in Bohrstationen mit Drehzahlen bis zu
300.000 Umin -1 entworfen wurde.
2.3.1 Mechanischer Aufbau der Hochgeschwindigkeitsmaschine
Die prinzipiellen Unterschiede im Aufbau permanenterregter Synchronmaschinen
betreffen die Konstruktion von Stator und Rotor, beim Rotor
im speziellen die Anbringung der Magnete. Man unterscheidet hier zwischen
außenliegenden Magneten und eingebetteten Magneten.
Außenliegende Magnete kommen aufgrund der hohen Fliehkräfte für
Hochgeschwindigkeitsmaschinen nicht in Frage. Bei den hohen Drehzahlen
ist das von der Maschine aufzubringende Drehmoment sehr klein.
Dies gestattet die Konstruktion eines kurzen Rotors [33]. Der Rotor hat
wegen der hohen Fliehkräfte einen Durchmesser kleiner 10 mm und lässt