Einsatz kornorientierter Elektrobleche in flussschaltenden elektrischen Maschinen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ingo Hahn
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418147303

Die Auslegung effizienter elektrischer Maschinen mit hoher Drehmomentdichte stellt eine Herausforderung in der elektrischen Antriebstechnik dar. Damit einhergehend können zum Erreichen immer ambitionierterer Ziele bezüglich des Ausstoßes von Treibhausgasen auch Fortschritte im Bereich der Energieersparnis erzielt werden. Der elektrischen Maschinne als Wandler von elektrischer in mechanische Energie kommt hierbei besondere Bedeutung zu. Neben effizienter Optimierung der Maschinengeometrie ist auch die Verwendung alternativer Maschinenkonzepte und Materialien der Maschinenkomponenten denkbar, was im Rahmen dieses Forschungsantrages untersucht werden soll. Hierbei soll auf Basis erster Simulationsergebnisse die Verwendung kornorientierten Elektroblechs (GO-Elektroblech) in einem innovativen Maschinenkonzept, der segmentiert aufgebauten, "flussschaltenden Maschine" (FSPMM), untersucht werden.Um eine möglichst optimale Ausnutzung des Potentials, welches sich aus der Verwendung von GO-Elektroblech ergibt, evaluieren zu können, muss zunächst eine genaue Qualifizierung potentiell verwendbarer Materialien erfolgen. Dies soll mittels einer zu entwerfenden Messapparatur erfolgen, welche die elektromagnetischen Eigenschaften, sowie die Einflüsse von Schnittkanten und Fügestellen des Materials in Abhängigkeit der Lage der Walzrichtung bezüglich des angelegten externen Feldes untersucht. Mit diesen Ergebnissen soll eine Aussage getroffen werden, welches Schneide- bzw. Fügeverfahren sich für die untersuchte Maschine am besten eignet.Anschließend soll die Maschine analytisch mit Hilfe des Reluktanzmodells dargestellt werden. Die grundlegenden Maschineneigenschaften können hier mit, gegenüber der Finiten-Elemente-Methode (FEM), geringer Simulationsdauer abgebildet werden. Hierbei ist, neben der grundsätzlichen Maschinengeometrie, insbesondere eine Modellierung der fertigungsbedingten Materialdefizite aufgrund der Schneideprozesse der Einzelsegmente vorgesehen.Nach erfolgter Abschätzung der Maschineneigenschaften mittels des Reluktanznetzwerks, soll nun die simulative Auslegung eines Prototyps mittels FEM-Simulationen erfolgen. An diesem Punkt des Forschungsvorhabens erfolgt eine Auswahl der Maschinenbereiche, in welchen die Verwendung des GO-Blechs als sinnvoll erachtet werden kann. Des Weiteren ist zu untersuchen, wie die Fertigungseinflüsse auch in diesem Modell berücksichtigt werden können und wie sich reale Einflüsse, z.B. Mikro-Luftspalte durch Fügestellen, quantitativ dort integrieren lassen. Der ausgelegte Prototyp wird anschließend mittels der festgelegten Fertigungs- und Fügeprozesse aufgebaut und in einen Prüfstand integriert, um die Leistungsfähigkeit der FSPMM mit GO-Elektroblech evaluieren zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen