VerInA - Ummagnetisierungsverluste in hartmagnetischen Werkstoffen hochdynamischer Industrieantriebe

Themengebiet:

Elektrische Maschinen und Antriebe

Stichworte:

• Berechnung elektrischer Maschinen
• Verlustbestimmung
• Permanenterregte Synchronmaschine

Beschreibung:

Zur Erregung des Rotor-Magnetfeldes in permanenterregten Synchronmaschinen wird von den Elektromaschinenbauern zunehmend auf Neodym-Eisen-Bohr-Magnete (NdFeB-Magnete) zurückgegriffen, da diese eine äußerst hohe Energiedichte vorweisen können. Nachteilig haben NdFeB-Magnete die Eigenschaft einer relativ hohen elektrischen Leitfähigkeit, die aufgrund von Wirbelstromausbildungen, als Folge von Wicklungs- und Nutungsoberfeldern im Luftspalt, im Magnetmaterial zu hohen Verlusten führen kann. Die Verluste führen zur Erwärmung der Magnete. Unter ungünstigen Bedingungen kann es hierbei zur irreversiblen Entmagnetisierung der Magnete und damit zur Zerstörung der elektrischen Maschine kommen.

Die Berechnung der Verluste in den Magneten ist ein dreidimensionales Feldproblem. Die 3D-Finite-Element-Methode (3D-FEM) bietet grundsätzlich die Möglichkeit, ein derartiges Problem abzubilden. Eine Variation der geometrischen Verhältnisse ist jedoch aufwendig, die Rechnung sehr zeit- und kostenintensiv und daher für industrielle Unternehmen unattraktiv. Ziel des Forschungsvorhabens ist deshalb die Entwicklung eines (semi-)analytischen Berechnungsmodells, um die Verluste in den Magneten bereits während der Auslegungsphase der elektrischen Maschine approximativ bestimmen zu können.