Ringförmiges Mikrofonarray zur Charakterisierung der Rotorstrukturschwingungen von Außenläufermotoren
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Abstract:
Die Laufruhe elektrischer Antriebe ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal. Dies trifft sowohl für Antriebe im Haus-, Industrie- als auch Fahrzeugbereich zu.Periodische elektromagnetische Kräfte rufen Strukturschwingungen hervor. Insbesondere Direktantriebe, wie beispielsweise in Strömungsmaschinen integrierte Außenläufermotoren übertragen Schwingungen des glockenförmigen Rotors direkt auf das Laufrad oder die Schaufeln und erzeugen unerwünschten Luftschall. Die experimentelle Beurteilung der Rotorstrukturschwingungen und der Rückschluss auf verursachende Kraftwellen ist für die Weiterentwicklung solcher Antriebe von großer Bedeutung. Üblicherweise werden daher Beschleunigungsaufnehmer am Rotor angebracht mit der Problematik der Messung am rotierenden Teil und der aufwandsbedingt kleinen Anzahl von Messstellen. Es resultiert die Forderung nach einer berührungslosen Messung. Ein ringförmiges, radial messendes Mikrofonarray stellt einen interessanten Lösungsansatz dar und ist Gegenstand dieses Konferenzbeitrages.Einleitend wird auf die Entstehung und Auswirkung von Kraftwellen in permanentmagneterregten Synchronmotoren eingegangen. Ausgehend vom Stand der Technik wird eine Mikrofonanordnung zur Nahfeldmessung beschrieben. Um von akustischen Größen auf Kraftamplituden und deren Ursache zu schließen, sind weitere mechanische und elektrische Größen zu erfassen. Daher wird ein Verfahren zur genauen Synchronisation der Messgrößen vorgestellt. Darauf aufbauend wird die Datentransformation und -analyse in ein rotorfestes System bzw. im Frequenzbereich beschrieben. Primäre Einflussparameter der Messung werden aufgezeigt. Der Beitrag schließt mit beispielhaften Ergebnissen bezugnehmend auf die herkömmliche Messmethode.