Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Verifizierung der simulierten Luftspaltkräfte im Elektromotor anhand von geeigneten Messungen

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Verifikation der in elektromagnetischen Simulationen ermittelten Luftspaltkräfte einer elektrischen Maschine mittels geeigneter Messungen. Anhand der Messungen soll die Qualität der Simulationsergebnisse der elektromagnetischen Modelle untersucht werden und Anhaltspunkte liefern, welche Effekte in der Simulation berücksichtigt werden müssen, um deren Ergebnisgüte zu erhöhen.

Die Bestimmung der Kräfte im Luftspalt einer elektrischen Maschine soll mittels dreidimensionaler Messungen der Luftspaltflussdichte erfolgen. Dazu soll die Luftspaltflussdichte mit Hilfe von in den Luftspalt eingebrachten Messpulen bestimmt werden. Mit den Spulenanordnungen soll die induzierte Spannung in den Spulen gemessen werden und daraus die Flussdichte berechnet werden, die mit dem simulierten Luftspaltfeld verglichen werden kann. Anhand der Flussdichte im Luftspalt können damit genau wie in der Simulation über den Maxwell’schen Spannungstensor die dazugehörigen Luftspaltkräfte berechnet werden. Eine zeitsynchrone, dreidimensionale Messung der Flussdichte am gesamten Luftspaltumfang ermöglicht die räumlich und zeitlich aufgelöste Erfassung der Luftspaltkräfte und ist damit die Voraussetzung für einen fundierten Vergleich mit den elektromagnetischen Simulationsergebnissen.

Die während des Forschungsvorhabens gewonnenen Erkenntnisse zum Messaufbau und dessen Konzeptionierung sollen in Form einer Skalierungsvorschrift für den zukünftigen Einsatz in der Industrie zugänglich gemacht werden. So soll besonders KMUs die Möglichkeit gegeben werden, eigene elektromagnetische Simulationsmodelle zu verifizieren und zu verbessern. Denn mit belastbaren elektromagnetischen Modellen kann besonders in frühen Konzeptphasen die Prognosegüte im Auslegungsprozess erhöht werden und damit auf eine kostenintensive Herstellung von A-Muster verzichtet werden, was besonders für KMUs das finanzielle Risiko von Neuentwicklungen senkt u. einen deutlichen Wettbewerbsvorteil bietet.