Modellierung, Simulation und experimentelle Bestimmung des stationären Betriebsverhaltens von mit Ferrofluid befüllten Pumpenmotoren in Drehstrom-Asynchrontechnik

Asynchronmaschinen sind wegen ihrer geringen Anschaffungs- und Installationskosten und ihrer Robustheit für die Pumpenantriebstechnik interessant. Dies gilt in besonderem Maße für die Unterwassermotoren, welche in nasser Umgebung betrieben werden. Um den Wirkungsgrad von Unterwassermotoren zu optimieren, besteht neben des Einsatzes von höherwertigen Materialien die Möglichkeit, grundlegend in die Konstruktion des Motors einzugreifen. Einer dieser Ansatzpunkte stellt der mit Wasser-Monoethylenglykol-Gemisch geflutete Luftspalt dar. Dessen Weite hat einen großen Einfluss auf den Magnetisierungsstrom und wird in der Regel so kurz wie möglich gewählt, was in der Praxis durch die mechanischen Toleranzen und die Wasserreibungsverluste nur in gewissen Grenzen möglich ist. Eine Möglichkeit, die die Nachteile des weiten Luftspalts reduziert, stellt das Luftspaltmedium selber dar. Wird ein magnetisch leitfähiges Ferrofluid eingesetzt, so wird der Luftspalt aus magnetischer Sicht verkürzt. Diese Arbeit untersucht den Einfluss von magnetisch leitfähigen Ferrofluiden im Luftspalt von Unterwassermotoren in Asynchrontechnik bezüglich des Betriebsverhaltens des Antriebs. Dies beinhaltet eine grundlegende Betrachtung des gesamten Betriebsverhaltens. Zum Einen hat das Ferrofluid im Motorinnenraum einen direkten Einfluss auf das elektromagnetische Verhalten des Hauptflusses und der Streuung, zum Anderen beeinflussen die rheologischen Eigenschaften das Reibmoment und die thermischen Eigenschaften die Funktionalität des vollständig gekapselten Motors. Durch einen Prüfstand, welcher das typische Einsatzgebiet des Unterwassermotors berücksichtigt, wurden die analytisch simulierten elektrischen, mechanischen und thermischen Werte messtechnisch überprüft und nachgewiesen.