Modellbasierte Montageoptimierung zur unwuchtminimalen Produktionsautomatisierung von E-Motoren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jürgen Fleischer
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 350459107

Thema des vorliegenden Projektantrags ist die Fragestellung, ob der Rotor eines Elektromotors durch ein Modell und einfach zu erfassende Messgrößen so beschrieben werden kann, dass intelligente Montagestrategien die Urunwucht des Rotors durch eine optimierte Montage signifikant reduzieren können. Relevanz gewinnt dieses Thema aufgrund des breiten Einsatzgebiets von rotierenden Elektromaschinen, deren Leistungsspektrum sich von Kleinstmotoren mit wenigen Watt Leistung über Traktionsantriebe bis hin zu größten Motoren mit einigen Megawatt Leistung erstreckt [1]. Für nahezu alle Anwendungen müssen die Rotoren der E-Motoren in einem separaten und nicht wertschöpfenden Prozess ausgewuchtet werden [2]. Durch den Auswuchtvorgang wird die Trägheitsachse auf die Rotationsachse ausgerichtet, wodurch die unerwünschten Vibrationen reduziert werden.Die bisherige Forschung hat sich insbesondere mit der Entwicklung neuer und der Verbesserung bestehender Auswuchtverfahren beschäftigt. Wenig Forschung wurde zur Vorhersage der Unwucht und der Vermeidung durch eine angepasste Montage unternommen.Bisher gibt es keinerlei Untersuchungen, in wie weit die Unwucht eines starren Rotors, bestehend aus mehreren Einzelkomponenten, durch die Kenntnis einfach zu messender Größen (bspw. dem Gewicht von aufgeklebten Magneten) vorhergesagt werden kann. Ergebnis der angestrebten Arbeiten soll sein, den Rotor eines permanentmagneterregten Synchronmotors mit dem Fertigungseinfluss einzelner Komponenten in einem Modell hinsichtlich der Unwucht beschreiben zu können. Darauf aufbauend kann ein modellbasierter Online-Optimierungsalgorithmus entwickelt werden, der die Unwucht bei der Rotormontage signifikant reduziert. Kann dieser neue Ansatz validiert werden, ergeben sich neue Erkenntnisse zwischen Bauteilqualität (Fertigungs- und Montageabweichungen) und deren Unwuchtbeitrag. Industriell eingesetzt könnte mit diesem neuen Wissen die Produktionsqualität von E-Motoren gesteigert und die Kosten gesenkt werden. Eingesetzt in der Automobilbranche könnten Aufwandseinsparungen und Qualitätsverbesserungen die Elektrifizierung des Antriebsstrangs positiv beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen