Investigation of critical operating ranges in the rotor dynamics of axial flux machines using fourier methods

Rotoren in elektrischen Antrieben unterliegen insbesondere im Bereich mobiler Anwendungen einer externen Schwingungsanregung. Neben Schwankungen des Lastmoments wirken im Allgemeinen zusätzliche axiale und radiale Lasten auf den Rotor einer elektrischen Maschine. Diese äußeren Lasten können in Kombination mit den elektromagnetischen Kräften im Inneren der Maschine zu großen Schwingungsamplituden führen.

In der vorliegenden Arbeit wird eine Axialflussmaschine in der Bauform einer geschalteten Reluktanzmaschine untersucht. Die Rotordynamik wird in einem Minimalmodell durch eine starre Scheibe modelliert, welche in einem Kugelgelenk elastisch an die Welle angekoppelt um zwei Achsen kippen kann und mit der Motordrehzahl um die Symmetrieachse rotiert. ... mehrUnter dem Einfluss der externen Anregung und der elektromagnetischen Kräfte im Luftspalt zeigen die numerischen Ergebnisse kritische Betriebsbereiche mit hohen Schwingungsamplituden der Rotorscheibe.

Rotors in electric drives are subject to external vibration excitation, particularly in mobile applications. In addition to fluctuations in the load torque, further axial and radial loads generally act on the rotor of an electrical machine. In combination with the electromagnetic forces inside the machine, these external loads can lead to large vibration amplitudes.

In the present work, an axial flux machine in the type of a switched reluctance machine is investigated. The rotor dynamics are modeled in a minimal model by a rigid disk, which can tilt elastically around two axes in a spherical joint coupled to the shaft and rotates around the axis of symmetry at the motor speed. ... mehrUnder the influence of external excitation and electromagnetic forces in the air gap, the numerical results show critical operating ranges with high vibration amplitudes of the rotor disk.