5.2.1 Reluktanzmotoren

Der Stator besteht aus bewickelten, ausgeprägten Polen. Die gegenüberliegenden Spulen werden gemeinsam gespeist und bilden eine Phase mit Nord- und Südpol. Der Rotor ist eine einfache zahnradähnliche Konstruktion ohne Magnete, Wicklungen und Bürsten. Die Anzahl der Ständerwicklungen ist dabei stets größer als die Anzahl der Zähne im Läufer, z.B. 6/4, 8/6 oder 24/18. Dadurch stehen sich nie alle Zähne des Läufers und Spulen des Stators genau gegenüber.

Beim Reluktanzmotor entsteht die Kraft im Luftspalt zwischen Eisen und Eisen. Beim Einschalten der entsprechenden Statorwicklungen wirkt auf den Rotor ein Drehmoment, welches von der magnetischen Anziehungskraft zwischen Stator- und Rotorpol herrührt.

Vorteile:
Sie liegen im einfachen und robusten Aufbau von Statorwicklung und Rotor. Da kein Permanentmagnet verbaut wird, sind keine Seltenerdmetalle, wie z.B. Neodym, notwendig.

Nachteile:
Magnetisierungsstrom im Umrichter und die höheren Verluste in Halbleitern, Zuleitungen und Motorwicklung.Die hohe Belastung der Halbleiterschalter bedeutet, dass der Umrichter überdimensioniert ausgeführt sein muss. Hohe Fertigungskosten ergeben sich durch den notwendig kleinen Luftspalt (wenige Zehntel-Millimeter). Dadurch besteht auch die Gefahr des Anstreifens. Außerdem entwickelt der Reluktanzmotor erhebliche Geräusche.

Der Motor benötigt einen Rotorlagegeber (Rotorlagensensor) zur Drehrichtungserkennung.Quellen:

 Animation: By urа@privod.net.ua http://privod.net.ua/toppage10.htm  [see page for license], via Wikimedia Commons

5.2.3 Resolver - Signal

An folgenden Beispielen werden drei Fälle der Signalauswertung erklärt. Der magnetisierte Rotor ist in den drei Beispielen als drehende Spule abgebildet.

Erster Fall:
Das Magnetfeld des Rotors steht parallel zum Sinusempfänger und rechtwinklig zum Cosinusempfänger. Am Sinusempfänger wird maximal induziert, am Cosinusempfänger gibt es keine Induktion. Das empfangene Signal des Sinusempfängers ist eine vollständige Sinuskurve, das Referenzsignal des Cosinusempfängers ist die Nulllinie. Im Kennfeld des Steuergeräts ist die Stellung der beiden Linien zueinander z. B. als 0°- oder 360°-Rotorlage definiert.

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Zweiter Fall:
Das Magnetfeld des Rotors steht mit je 45° zu beiden Empfängerspulen. Die Induktion in beiden Spulen ist nun identisch. Das Magnetfeld des Sinusempfängers ist gerade abnehmend, während das Magnetfeld im Cosinusempfänger gerade ansteigt. Im Kennfeld ist diese Stellung der Signale zueinander als 45°-Rotorlage definiert. Sinus abfallend legt die Drehrichtung des Rotors gegen den Uhrzeigersinn fest. (Sinus ansteigend bedeutet Drehrichtung im Uhrzeigersinn)

Dritter Fall:
Das Magnetfeld des Rotors steht schräg. Das empfangene Cosinussignal ist wesentlich größer als das Sinussignal. Die Differenz der Amplituden ergibt im Kennfeld eine Rotorlage mit x°.

 5.2.4. Drehrichtungserfassung

Damit der Rotor in jeder Stellung zuverlässig anfahren kann und um sicherzustellen, dass er in der richtigen Drehrichtung anläuft, muss das Steuergerät die Ständerwicklungen entsprechend ansteuern. Die Stellung des Läufers wird dazu von drei Hallsensoren (Phasensensoren) erfasst. Diese Sensoren werden auch als Rotorlagesensor bezeichnet.