DE102018006875A1

DE102018006875A1 - Antriebs- und Belastungssystem für Rollenprüfstände

Info

Publication number: DE102018006875A1
Application number: DE102018006875.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Zehner
Original assignee: AKUSTIKZENTRUM GmbH
Current assignee: AKUSTIKZENTRUM GmbH
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2020-03-05

Abstract

Der erfindungsgemäße Einsatz eines Segmentmotors, dessen Rotor mit der Lauftrommel so verschraubt ist, dass beides nur eine einzige Drehmasse darstellt, erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit der Drehzahlregelung deutlich über den Stand der Technik einer üblichen Motor-Welle-Lauftrommel-Anordnung.Nach den weiteren Ansprüchen der Erfindung werden durch eine versetzte Anordnung der stromführenden Wicklungen am Statorumfang die periodischen Geräuschemissionen des Motors nahezu vollständig eliminiert.Elektrischer Antrieb von Rollenprüfständen zur Fahrzeugerprobung, deren Lauftrommeln so geregelt werden, dass alle auf der Straße auftretenden Lastzustände simuliert werden können.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Rollenprüfstände zur Erprobung von Fahrzeugen. Diese bestehen abhängig vom Testzweck aus zwei oder vier Lauftrommeln, die von geregelten E-Maschinen so angetrieben oder gebremst werden, dass alle auf der Straße auftretenden Lastzustände simuliert werden können.
Nach dem Stand der Technik sind Lauftrommel und E-Maschine entweder getrennt gelagert und über eine Antriebswelle verbunden, oder die Lauftrommeln sitzen fliegend auf einem verlängerten Wellenstummel der E-Maschine. In beiden Fällen bilden die Drehmassen von Lauftrommel und dem Rotor der E-Maschine in Verbindung mit der Torsionselastizität der Welle einen Zweimassenschwinger. Dessen Eigenfrequenz stellt eine obere Grenze für die Regelungsgeschwindigkeit dar, mit der schnelle Lastwechsel realisiert werden können. Speziell für Emissions- und Verbrauchsmessungen ist die Anstiegs- und Einschwingzeit bei den vorgeschriebenen Geschwindigkeits- und Lastzyklen, sowie die Genauigkeit der Zugkraftmessung ein Kriterium für die Zertifizierung.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Reaktionsgeschwindigkeit eines Rollenprüfstandes mit großen Lauftrommeln deutlich über den derzeitigen Stand der Technik anzuheben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass als E-Maschine ein Segmentmotor eingesetzt wird, dessen Rotor auf großem Durchmesser direkt mit der Lauftrommelwand verschraubt ist und so die Drehelastizität einer Antriebswelle entfällt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass von der Regelung vorgegebene Laständerungen unmittelbar umgesetzt werden und nicht von der Einschwingzeit eines mechanischen Zweimassenschwingers aus Motor und Laufrolle begrenzt sind. Ein weiterer Vorteil ist die extrem kompakte Bauweise.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 2 bis 5 angegeben. Die konstruktive Ausführung mit den Merkmalen von Anspruch 2 und 3 vermeidet alle Zentrier- und Fluchtungsprobleme von Lauftrommel und E-Maschine, sowie die Lagerbelastung und Wellendeformation einer sonst üblichen fliegenden Lauftrommel-Lagerung.
Den in den Patentansprüchen 4 und 5 angegebenen Erfindungsmerkmalen liegt das Problem zugrunde, die Geräuschanregung des Antriebs so zu reduzieren, dass die bei Akustikprüfständen üblichen Vorgaben ohne Kapselung eingehalten werden können. Diese akustische Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Statorsegmente des Segmentmotors am Umfang so versetzt werden, dass rein durch die mechanische Anordnung die von sogenannten Anti-Noise-Systemen bekannten Auslöschungseffekte entstehen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 erläutert.

1 zeigt einen Schnitt durch die Mitte des Prüfstandes. Die Lauftrommel 1 ist fest mit der Welle 2 verbunden, die in zwei Wälzlagern 3 beidseitig gelagert ist. Ebenfalls fest mit der Lauftrommel verbunden ist der Rotorhaltering 4, auf dem die Permanentmagnete 5 sitzen. Das durch die magnetischen Kräfte zwischen Stator und Rotor erzeugte Drehmoment wird nach Anspruch 1 direkt auf die Lauftrommelseitenwand übertragen. Die Welle 2 ist daran nicht beteiligt und abgesehen vom Rollwiderstand der Wälzlagerung frei von Drehmoment. Die stromführenden Wicklungen des Stators sind in Segmenten 6 am inneren Umfang des Statorhalterings 7 angeordnet.
2 zeigt die sternförmig angeordneten Halteplatten 8, mit denen der Statorhaltering 7 am Statorhalter 9 verschraubt ist. Die feststehende Statoreinheit 6,7,8,9 sitzt wälzgelagert auf der Welle 2, die sich in der Hohlwelle 10 des Stators drehen kann, während der Stator durch die Drehmomentenstütze 11 festgehalten wird. Dadurch wird die Statoreinheit nach Anspruch 2 und 3 in erfindungsgemäßer Weise mit dem Rotor zentriert. Mit der in die Drehmomentenstütze 11 integrierten Kraftmessdose wird das Reaktionsmoment der Belastungsmaschine wie bei der bekannten Pendelmaschinenanordnung gemessen.
3 zeigt die Verschiebung der Statorelemente am Umfang relativ zu den Rotorsegmenten, die nach Anspruch 5 zur Auslöschung harmonischer Ordnungen mit entsprechender Geräuschminderung führen.

Bezugszeichenliste

1: Lauftrommel
2: Welle
3: Wälzlager
4: Rotorhaltering
5: Permanentmagnete
6: Wicklungssegmente
7: Statorhaltering
8: Halteplatten
9: Statorhalter
10: Hohlwelle
11: Drehmomentenstütze

Claims

Antriebssystem für Rollenprüfstände, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor der E-Maschine direkt mit der Lauftrommelwand verschraubt ist und zusammen mit der Lauftrommel eine einzige Drehmasse darstellt und die Lauftrommelachse frei von Torsionsmomenten des Antriebs ist.
Antriebssystem für Rollenprüfstände nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle der Lauftrommel durch den Stator der E-Maschine durchläuft und dadurch eine fliegende Lagerung vermieden wird.
Antriebssystem für Rollenprüfstände nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator auf der Lauftrommelwelle in Wälzlagern drehbar gelagert ist und das Motormoment über eine Drehmomentenstütze mit integrierter Kraftmessdose gemessen wird.
Antriebssystem für Rollenprüfstände, dadurch gekennzeichnet, dass die E-Maschine als Segmentmotor und permanent erregte Synchronmaschine ausgeführt und integraler Bestandteil der Lauftrommel ist.
Antriebssystem für Rollenprüfstände nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorsegmente nicht gleichmäßig am Umfang angeordnet sind, sondern so versetzt sind, dass sich die harmonischen Signalanteile, die durch das Nutrasten erzeugt werden, in ihrer Summe auslöschen.