Antriebssystem für höchste Geschwindigkeiten - Bergische ...

2. Eigenschaften eines Hochgeschwindigkeitsantriebes 11
damit eine klassische Konstruktion mit eingebetteten Magneten nicht zu.
Hier ist sowohl von der konstruktiven Seite als auch aus materialtechnischer
Sicht eine Sonderform erforderlich.
Als konstruktive Lösung wird daher der Rotor aus einem nichtmagnetischen
Hohlzylinder gefertigt, in den ein zylindrischer Magnet eingebracht
wird. Als Magnetwerkstoff kommen Seltenerdmagnete wie Neodym-
Eisen-Bor (NdFeB) oder Samarium-Kobalt (SmCo) zum Einsatz. Diese
Konstruktion des Rotors ist mechanisch sehr stabil und liefert bei diametraler
Magnetisierung des Magneten eine sinusförmige Flussverteilung.
Bild 2.6 zeigt die daraus resultierende sinusförmige induzierte Spannung;
verwendet wurde ein Samarium-Kobalt Magnet.
Die im Rotor entstehenden magnetischen Verluste können vernachlässigt
werden [35]. Zu beachten sind jedoch die durch Luftreibung auf der Rotoroberfläche
entstehenden Verluste [19].
Beim Stator ist aufgrund der hohen Grundschwingungsfrequenz die Blechung
sehr kritisch. Bei hohen Frequenzen sinkt die Eindringtiefe des
Flusses ins Statorblech und die daraus resultierende inhomogene Feldverteilung
im Stator erhöht die Wirbelstromverluste [34, 35]. Daher sind den
Auswirkungen von Oberschwingungen im Strom, die bei Pulsbreitenmodulation
unumgänglich sind, besondere Beachtung zu schenken. Um die
Verluste durch Ummagnetisierung, Wirbelströme und Stromverluste in
der Statorwicklung abzuführen sind verschiedene Kühlverfahren bekannt
[28, 36, 37]. Der in dieser Arbeit verwendete Maschinentyp enthält einen
Stator mit eingebetteter Helix für Wasserkühlung.
2.3.2 Lagertechnik
Bei den zur Diskussion stehenden Drehzahlen bis 600.000 Umin -1 sind
klassische Rollen- oder Kugellager nicht mehr uneingeschränkt einsetzbar.
In einigen Bereichen können noch Kompoundlager mit Keramikkugeln
eingesetzt werden; die Nachteile wie Schmierung, Einlaufzeit und
Verlustleistung verhindern neben der begrenzten Lebensdauer eine weitere
Drehzahlsteigerung [35].
Eingesetzt werden daher überwiegend berührungslose Lagertechniken.
Magnetische Lager kommen wegen des großen Bauvolumens und des ho-