Untersuchung von Synchron-Reluktanzmotoren in Vorschubachsen von Werkzeugmaschinen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Ziel des vorliegenden Projektes ist es, den Einsatz des Synchron-Reluktanzmotors (SynRM) als Vorschubantrieb für Werkzeugmaschinen zu untersuchen. Bislang findet dieser Motortyp lediglich in Pumpen- oder Lüftersystemen Anwendung, da hier keine hohen Anforderungen an Dynamik und Genauigkeit gestellt werden. Ein Grund gegen den Einsatz in Servoanwendungen ist das nichtlineare Verhalten des Motors, was sich beispielsweise in einer Sättigung und einer Drehmomentwelligkeit äußert. Im Rahmen des Projektes wurde ein marktüblicher SynRM untersucht. Es wurden Offline- und Online-Methoden entwickelt, um die nichtlinearen Motorparameter zu identifizieren. Verschiedene nichtlineare Regelungsansätze, wie PI-Gain-Scheduling, Deadbeat-Stromregelung und modellprädiktive Stromregelung wurden sowohl simulativ als auch experimentell untersucht. Um das Positionierverhalten des SynRMs näher zu untersuchen, wurde dieser in einen Vorschubantriebsprüfstand eingebaut. Zur Demonstration der Einsatzbarkeit des SynRMs wurde abschließend ein Bauteil unter Nutzung des Motors gefertigt. Anhand zahlreicher Messungen im Zeit- und Frequenzbereich lässt sich schlussfolgern, dass der SynRM eine vergleichbare Performance wie PMSM-Servomotoren erreichen kann. Somit ist das Ziel dieses Projektes erreicht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen: WZL-Jahresbericht 2021, Aachen, S. 28.
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An extended LuGre model for estimating nonlinear frictions in feed drive systems of machine tools. Procedia CIRP, 107, 452-457.
Xi, Tiandong; Fujita, Tomoya; Kehne, Sebastian; Ikeda, Ryosuke; Fey, Marcel & Brecher, Christian
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Application of Optimal Control for Synchronous Reluctance Machines in Feed Drives of Machine Tools. 2022 International Conference on Electrical, Computer and Energy Technologies (ICECET), 1-6. IEEE.
Xi, Tiandong; Kehne, Sebastian; Fey, Marcel & Brecher, Christian
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Investigation of Synchronous Reluctance Machines for Feed Drive Axes in Machine Tools. 2022 International Conference on Emerging Trends in Electrical, Control, and Telecommunication Engineering (ETECTE), 1-6. IEEE.
Xi, Tiandong; Kehne, Sebastian; Fey, Marcel & Brecher, Christian
