Akustische Messung an einem Elektromotor für ein Urban Air Mobility Fahrzeugkonzept

Kurzfassung

Eine Schlüsselkomponente in elektrifizierten Antriebskonzepten ist der Elektromotor. Neben einer geforderten hohen Leistungsdichte und Effizienz ist auch eine geringe Schallabstrahlung ein wesentlicher Fokus bei der Entwicklung emissionsarmer Antriebskonzepte. Auch im Bereich der Urban Air Mobility kommen vermehrt elektrische Antriebe zum Einsatz. Aufgrund der geringen Flughöhe und vermutlich großen Nähe zu bewohnten Gebieten ist die Schallabstrahlung dabei von besonderem Interesse. In einer Studie zur psychoakustischen Untersuchung von zwei Kleinflugzeugkonzepten wurden elektrische Antriebe ausgelegt. Diese nutzen entweder ummantelte Fans oder offene Rotoren. Für beide Antriebskonzepte lassen sich für definierte Betriebspunkte die Anforderungen an den Elektromotor ableiten. Auf dieser Grundlage ist ein permanent erregter Radialfluss-Synchronmotor ausgewählt worden, welcher die Spezifikationen der beiden Konzepte erfüllt. Er hat eine Spitzenleistung von 200 kW bei 16000 1/min und ein maximales Drehmoment von 120 Nm. Mit einem Gewicht von 13.7 kg erreicht er eine Leistungsdichte von 14.6 kW/kg.Der ausgewählte Motor wurde auf einem Elektromotorenprüfstand akustisch für unterschiedliche Betriebspunkte vermessen. Die Messumgebung ist nicht für akustische Messungen ausgelegt, sodass verschiedene Einflussfaktoren bei der Auswertung berücksichtigt werden müssen. Die Analyse der Ergebnisse konzentriert sich auf den Einfluss unterschiedlicher Lastzustände auf die tonale und breitbandige Schallabstrahlung. Im Beitrag werden Ergebnisse der Messungen vorgestellt und diskutiert.