Elektrotechnisches Institut (ETI)

Simulation von innovativen Spulendesigns für Elektromotoren in HV-Anwendungen

  • Forschungsthema:Simulation / HEV / el. Maschinen
  • Typ:Bachelor-/ Master-/ Studienarbeit
  • Datum:ab sofort
  • Betreuer:

    M.Sc. Silvan Scheuermann

  • Bild:

  • Bearbeiter:

    offen

  • Motivation

    Elektrische Maschinen werden vermehrt als Traktionsantriebe in der Automobilindustire eingesetzt, was eine hohe Drehmomentdichte sowie einen hohen Wirkungsgrad innerhalb eines geringen Bauraums erfordert.
    Um den Anforderungen gerecht zu werden kommen vermehrt Hairpin-Wicklungen zum Einsatz. Diese bestehen aus einem Rechteckprofil und zeichnen sich durch einen hohen Nutfüllfaktor und einem kurzen Wicklungskopf aus. Innerhalb der Nut steigt somit auch die Wärmeleitung, da weniger thermische Isolationsmaterialen nötig sind.
    Demgegenüber führen jedoch steigende Frequenzen und die Nutzung der Hairpin-Elemente zu höheren Verlusten und damit stellen diese eine Herausforderung dar.
    Für die Wicklungskonfiguration für unterschiedliche Pol-Nutzahl-Kombinationen gibt es eine große Anzahl von Schaltungsmöglichkeiten. Die Unterdrückung von Kreisströmen und die Identifizierung der idealen Wicklungsvariante stellt eine große Herausforderung dar.
    Im Rahmen des Projekts sollen verschiedene Wicklungen mithilfe eines analytischen Modells analysiert werden und hinsichtlich verschiedener Gütekriterien bewertet werden. Eine anschließende Validierung mithilfe FEM und am Prüfaufbau folgt.

    Aufgabenstellung

    • Einarbeitung in die FE Software von Matlab/Simulink und ANSYS.
    • Erstellen eines analytischen und numerischen Modells für mehrere gekoppelte physikalische Systeme.
    • Identifizierung und Bewertung der Parameter mit großem Einfluss auf das Hochspannungsverhalten.
    • Vergleich von verschiedenen Arbeitspunkten.
    • Untersuchung und Validierung von Wicklungsdesigns am Prüfaufbau.
    • Gegenüberstellen von verschiedenen Wicklungsdesigns.
    • Dokumentation und Präsentation der gewonnenen Erkenntnisse.