Entwicklung eines multiphysikalischen 3D-FEM Modells einer permanent erregten Synchronmaschine zur Bestimmung der vibroakustischen Eigenschaften

  • Typ:Masterarbeit
  • Datum:ab sofort
  • Betreuung:

    Stretz, Dominik

  • Ausschreibung:

    abgeschlossen

  • Links:Text als pdf

  • Für die Auslegung von elektrischen Maschinen kommt üblicherweise Berechnungssoftware zur 2- oder 3-dimensionalen FEM-Berechnung (Finite Elemente Methode) des elektromagnetischen Kreises zum Einsatz. Hierbei wird in der Regel von idealen mechanischen Verhältnissen wie zentriertem Rotor und starrem Stator ausgegangen. Grundsätzlich erzeugen die radialen und tangentialen Kräfte zwischen Rotor und Stator mechanische Schwingungen, welche durch weitere Einflüsse noch verstärkt werden können.

    Ausgehend von einer vorhandenen Geometrie einer PSM für Radnabenantriebe soll mit Hilfe von ANSYS MAXWELL ein elektromagnetisches 3D-FEM-Modell erstellt werden. Als Ausgangsgrößen sollen die ortsaufgelösten Kraftvektoren mit einem mechanischen Modell gekoppelt werden, um die durch die Krafteinwirkung entstehenden Schwingungen (Moden und höhere Ordnungen) identifizieren zu können. Im nächsten Schritt sollen Fehlstellungen (z. B. Versatz, Schieflage) des Rotors im Modell berücksichtigt werden und deren Einflüsse auf das Schwingungsverhalten analysiert werden. Durch die Rückkopplung vom mechanischen Modell auf das elektromagnetische sollen anschließend die Effekte durch die Verformung des Stators untersucht werden. Die Ergebnisse sind mit den bisherigen Berechnungen und Messungen zu vergleichen und zu bewerten.

    Die Arbeit gliedert sich in folgende Teilaufgaben:

    • Einarbeitung in das Thema/Literaturrecherche
    • Einarbeitung in die ANSYS Workbench
    • Analyse des Schwingungsverhaltens
    • Identifizieren von sinnvollen Fehlstellungen
    • Gezieltes Einbringen von Fehlern in das Modell
    • Analyse kritischer Fehler

    Voraussetzungen sind:

    • Erfahrungen im Bereich der Auslegung von elektrischen Maschinen
    • erste Erfahrungen bei der Modellbildung und Berechnung mittels FEM
    • strukturiertes und selbstständiges Arbeiten

    Die Arbeit wird am Elektrotechnischen Institut (ETI) Lehrstuhl für Hybridelektrische Fahrzeuge (HEV) durchgeführt und läuft in Zusammenarbeit mit dem Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST) sowie der Kooperation SHARE am KIT.

    Ansprechpartner:   

    Dominik Stretz (M.Eng.)                                 Christian Uhler

    Tel.: 0721 / 608-45987                                   Tel.: 0721 / 608- 41783

    E-Mail: dominik.stretz@kit.edu                         E-Mail: christian.uhler@kit.edu