Elektrisch erregte Synchronmaschine mit kontaktlosem induktiven Übertragungssystem ohne zusätzlichen Wechselrichter

Elektrisch erregte Synchronmaschine mit kontaktlosem induktiven Übertragungssystem ohne zusätzlichen Wechselrichter von Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd, Udema,  Stefan
Außerhalb der Energieerzeugung werden bei elektrisch erregten Synchronmaschinen (ESM) meist Schleifringsysteme eingesetzt. Deshalb sind Erregersysteme entstanden, die durch die Verwendung eines Rotationstransformators (RT), den erforderlichen Erregerstrom kontaktlos übertragen. Ziel dieser Dissertation ist es, den zusätzlichen Wechselrichter zur Speisung des RT durch ein neuartiges Antriebssystem einzusparen. Im Mittelpunkt der Arbeit steht die Dimensionierung sowie Analyse des neuartigen Erregerkonzepts, bei dem das Erregersystem in den Nullleiter eingebracht und über die Gleichtaktspannung des Maschinen-Umrichters versorgt wird. Die dimensionierte Schenkelpolsynchronmaschine als auch das Erregersystem werden als Prototypen realisiert und das Dimensionierungsverfahren sowie die Funktion des Erregersystems anhand von Messungen validiert.
Aktualisiert: 2023-05-11
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Einfluss von Wicklung und isolierung auf das Schwingungsverhalten elektrischer Maschinen

Einfluss von Wicklung und isolierung auf das Schwingungsverhalten elektrischer Maschinen von Gerlach,  Martin Enno, Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd
Das akustische Verhalten elektrischer Maschinen gewinnt nicht zuletzt auf Grund zunehmender Elektrifizierung im Mobilitätsbereich an Bedeutung. Im Vergleich zum konventionellen Verbrennungsmotor wird das akustische Verhalten der elektrischen Maschine von Einzeltönen im kHz-Bereich dominiert. Diese Einzeltöne treten auf, wenn die Eigenfrequenzen und -formen des Ständers durch magnetische Kräfte im Luftspalt der elektrischen Maschine angeregt werden. Für eine genaue Vorausberechnung des akustischen Verhaltens ist neben einer Bestimmung der magnetischen Kräfte und des akustischen Abstrahlverhaltens auch eine genaue Berechnung und Kenntnis des strukturdynamischen Verhaltens essentiell. In dieser Arbeit wird daher der Einfluss der Wicklung und der Isolierung auf das strukturdynamische Schwingungsverhalten elektrischer Maschinen untersucht. Dafür wird das Schwingungsverhalten von vier Ständern elektrischer Maschinen mit drei unterschiedlichen Wicklungs- und zwei unterschiedlichen Isolierungsarten messtechnisch und simulativ untersucht.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Einfluss von Wicklung und isolierung auf das Schwingungsverhalten elektrischer Maschinen

Einfluss von Wicklung und isolierung auf das Schwingungsverhalten elektrischer Maschinen von Gerlach,  Martin Enno, Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd
Das akustische Verhalten elektrischer Maschinen gewinnt nicht zuletzt auf Grund zunehmender Elektrifizierung im Mobilitätsbereich an Bedeutung. Im Vergleich zum konventionellen Verbrennungsmotor wird das akustische Verhalten der elektrischen Maschine von Einzeltönen im kHz-Bereich dominiert. Diese Einzeltöne treten auf, wenn die Eigenfrequenzen und -formen des Ständers durch magnetische Kräfte im Luftspalt der elektrischen Maschine angeregt werden. Für eine genaue Vorausberechnung des akustischen Verhaltens ist neben einer Bestimmung der magnetischen Kräfte und des akustischen Abstrahlverhaltens auch eine genaue Berechnung und Kenntnis des strukturdynamischen Verhaltens essentiell. In dieser Arbeit wird daher der Einfluss der Wicklung und der Isolierung auf das strukturdynamische Schwingungsverhalten elektrischer Maschinen untersucht. Dafür wird das Schwingungsverhalten von vier Ständern elektrischer Maschinen mit drei unterschiedlichen Wicklungs- und zwei unterschiedlichen Isolierungsarten messtechnisch und simulativ untersucht.
Aktualisiert: 2023-03-23
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Elektrisch erregte Synchronmaschine mit kontaktlosem induktiven Übertragungssystem ohne zusätzlichen Wechselrichter

Elektrisch erregte Synchronmaschine mit kontaktlosem induktiven Übertragungssystem ohne zusätzlichen Wechselrichter von Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd, Udema,  Stefan
Außerhalb der Energieerzeugung werden bei elektrisch erregten Synchronmaschinen (ESM) meist Schleifringsysteme eingesetzt. Deshalb sind Erregersysteme entstanden, die durch die Verwendung eines Rotationstransformators (RT), den erforderlichen Erregerstrom kontaktlos übertragen. Ziel dieser Dissertation ist es, den zusätzlichen Wechselrichter zur Speisung des RT durch ein neuartiges Antriebssystem einzusparen. Im Mittelpunkt der Arbeit steht die Dimensionierung sowie Analyse des neuartigen Erregerkonzepts, bei dem das Erregersystem in den Nullleiter eingebracht und über die Gleichtaktspannung des Maschinen-Umrichters versorgt wird. Die dimensionierte Schenkelpolsynchronmaschine als auch das Erregersystem werden als Prototypen realisiert und das Dimensionierungsverfahren sowie die Funktion des Erregersystems anhand von Messungen validiert.
Aktualisiert: 2022-11-25
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Elektrisch erregte Synchronmaschine mit kontaktlosem induktiven Übertragungssystem ohne zusätzlichen Wechselrichter

Elektrisch erregte Synchronmaschine mit kontaktlosem induktiven Übertragungssystem ohne zusätzlichen Wechselrichter von Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd, Udema,  Stefan
Außerhalb der Energieerzeugung werden bei elektrisch erregten Synchronmaschinen (ESM) meist Schleifringsysteme eingesetzt. Deshalb sind Erregersysteme entstanden, die durch die Verwendung eines Rotationstransformators (RT), den erforderlichen Erregerstrom kontaktlos übertragen. Ziel dieser Dissertation ist es, den zusätzlichen Wechselrichter zur Speisung des RT durch ein neuartiges Antriebssystem einzusparen. Im Mittelpunkt der Arbeit steht die Dimensionierung sowie Analyse des neuartigen Erregerkonzepts, bei dem das Erregersystem in den Nullleiter eingebracht und über die Gleichtaktspannung des Maschinen-Umrichters versorgt wird. Die dimensionierte Schenkelpolsynchronmaschine als auch das Erregersystem werden als Prototypen realisiert und das Dimensionierungsverfahren sowie die Funktion des Erregersystems anhand von Messungen validiert.
Aktualisiert: 2023-01-06
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Transiente Simulation elektrisch erregter Synchronmaschinen mit Parameterfindung durch magnetische Ersatznetzwerke

Transiente Simulation elektrisch erregter Synchronmaschinen mit Parameterfindung durch magnetische Ersatznetzwerke von Haschen,  Elmar Diedrich, Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd
Diese Arbeit thematisiert die Modellierung einer Schenkelpolsynchronmaschine mittels magnetischer Ersatznetzwerke. Es wird die Vorgehensweise beschrieben, wie das Netzwerk auf den Ständer sowie den Läufer angewandt wird. Weiterhin wird detailliert erläutert, wie die einzelnen magnetischen Leitwerte des Netzwerks mittels der Flussröhrentheorie rein auf Basis der geometrischen Größen berechnet werden. Außerdem wird dargestellt, wie der Ständer und der Läufer im Luftspalt so vernetzt werden, dass eine kontinuierliche Abbildung der Läuferdrehung wie bei der FEM realisiert werden kann. Genutzt wird die Methode zur Berechnung verschiedener transienter Vorgänge, die jeweils mit FEM- und Messergebnissen verglichen werden. Weiterhin wird auf die Besonderheiten von Maschinen mit mehreren Dreiphasensubsystem eingegangen und wie diese vereinfacht bei der transienten Simulation mit Raumzeigern berücksichtigt werden können.
Aktualisiert: 2022-08-05
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Regelung von Induktionsmaschinen im gesamten Drehzahlbereich ohne Gebersystem

Regelung von Induktionsmaschinen im gesamten Drehzahlbereich ohne Gebersystem von Lücke,  Stefan, Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd
Der geberlose Betrieb von elektrischen Maschinen bietet durch den Wegfall des Gebers zahlreiche Potentiale: So können Kosten, Bauvolumen und Wartungsaufwand reduziert werden. In dieser Dissertation wird eine Beobachterstruktur mit zugehöriger Lage- bzw. Drehzahladaption entworfen, die im gesamten Drehzahlbereich unabhängig von der Statorfrequenz verwendet werden kann. Das Verfahren basiert auf einer hybriden Auswertung, die sowohl die Drehzahlinformation durch die induzierte Spannung als auch die Rotorlageinformation auf Basis einer Anisotropie nutzt. Ein neuartiges Rotordesign für die Induktionsmaschine wird zur Steigerung der Anisotropie untersucht. Dazu wird eine kurzgeschlossene Zusatzwicklung einachsig in den Rotor eingelegt. Das untersuchte Verfahren in Kombination mit dem vorgeschlagenen Rotordesign ermöglicht die Anwendung der Induktionsmaschine als geberlosen Antrieb im gesamten Drehzahlbereich.
Aktualisiert: 2022-08-05
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Transiente Simulation elektrisch erregter Synchronmaschinen mit Parameterfindung durch magnetische Ersatznetzwerke

Transiente Simulation elektrisch erregter Synchronmaschinen mit Parameterfindung durch magnetische Ersatznetzwerke von Haschen,  Elmar Diedrich, Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd
Diese Arbeit thematisiert die Modellierung einer Schenkelpolsynchronmaschine mittels magnetischer Ersatznetzwerke. Es wird die Vorgehensweise beschrieben, wie das Netzwerk auf den Ständer sowie den Läufer angewandt wird. Weiterhin wird detailliert erläutert, wie die einzelnen magnetischen Leitwerte des Netzwerks mittels der Flussröhrentheorie rein auf Basis der geometrischen Größen berechnet werden. Außerdem wird dargestellt, wie der Ständer und der Läufer im Luftspalt so vernetzt werden, dass eine kontinuierliche Abbildung der Läuferdrehung wie bei der FEM realisiert werden kann. Genutzt wird die Methode zur Berechnung verschiedener transienter Vorgänge, die jeweils mit FEM- und Messergebnissen verglichen werden. Weiterhin wird auf die Besonderheiten von Maschinen mit mehreren Dreiphasensubsystem eingegangen und wie diese vereinfacht bei der transienten Simulation mit Raumzeigern berücksichtigt werden können.
Aktualisiert: 2022-08-05
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Regelung von Induktionsmaschinen im gesamten Drehzahlbereich ohne Gebersystem

Regelung von Induktionsmaschinen im gesamten Drehzahlbereich ohne Gebersystem von Lücke,  Stefan, Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd
Der geberlose Betrieb von elektrischen Maschinen bietet durch den Wegfall des Gebers zahlreiche Potentiale: So können Kosten, Bauvolumen und Wartungsaufwand reduziert werden. In dieser Dissertation wird eine Beobachterstruktur mit zugehöriger Lage- bzw. Drehzahladaption entworfen, die im gesamten Drehzahlbereich unabhängig von der Statorfrequenz verwendet werden kann. Das Verfahren basiert auf einer hybriden Auswertung, die sowohl die Drehzahlinformation durch die induzierte Spannung als auch die Rotorlageinformation auf Basis einer Anisotropie nutzt. Ein neuartiges Rotordesign für die Induktionsmaschine wird zur Steigerung der Anisotropie untersucht. Dazu wird eine kurzgeschlossene Zusatzwicklung einachsig in den Rotor eingelegt. Das untersuchte Verfahren in Kombination mit dem vorgeschlagenen Rotordesign ermöglicht die Anwendung der Induktionsmaschine als geberlosen Antrieb im gesamten Drehzahlbereich.
Aktualisiert: 2022-08-05
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Elektromagnetische Gestaltung permanentmagneterregter Synchronmaschinen für den geberlos geregelten Betrieb im gesamten Drehzahlbereich

Elektromagnetische Gestaltung permanentmagneterregter Synchronmaschinen für den geberlos geregelten Betrieb im gesamten Drehzahlbereich von Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd, Quattrone,  Francesco
In vielen Bereichen der Industrie werden permanentmagneterregte Synchronmaschinen (PMSM) als kompakte elektrische Servoantriebe mit einer hohen Drehmomentdichte eingesetzt. Mechanische Rotorlagegeber für die Antriebsregelung stellen jedoch eine potentielle Fehlerquelle dar. Ein Defekt der Elektronik führt zu einem Ausfall des gesamten Antriebs. Geberlose Regelungsverfahren ermöglichen den Betrieb von PMSM ohne mechanischen Rotorlagegeber. Neben der erhöhten Ausfallsicherheit stellen die Reduktion des Bauvolumens und der Kosten weitere Vorteile dar. In dieser Arbeit werden die Wechselwirkungen zwischen Maschineneigenschaften und geberloser Regelung näher untersucht. Der Fokus liegt dabei auf der elektromagnetischen Gestaltung der PMSM. Es wird ein zeiteffizienter Lösungsansatz zur Vorausberechnung der Maschinencharakteristik erarbeitet, der numerische Verfahren auf Basis der Finite-Elemente-Methode mit analytischen Berechnungen kombiniert.
Aktualisiert: 2022-02-10
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Elektromagnetische Gestaltung permanentmagneterregter Synchronmaschinen für den geberlos geregelten Betrieb im gesamten Drehzahlbereich

Elektromagnetische Gestaltung permanentmagneterregter Synchronmaschinen für den geberlos geregelten Betrieb im gesamten Drehzahlbereich von Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd, Quattrone,  Francesco
In vielen Bereichen der Industrie werden permanentmagneterregte Synchronmaschinen (PMSM) als kompakte elektrische Servoantriebe mit einer hohen Drehmomentdichte eingesetzt. Mechanische Rotorlagegeber für die Antriebsregelung stellen jedoch eine potentielle Fehlerquelle dar. Ein Defekt der Elektronik führt zu einem Ausfall des gesamten Antriebs. Geberlose Regelungsverfahren ermöglichen den Betrieb von PMSM ohne mechanischen Rotorlagegeber. Neben der erhöhten Ausfallsicherheit stellen die Reduktion des Bauvolumens und der Kosten weitere Vorteile dar. In dieser Arbeit werden die Wechselwirkungen zwischen Maschineneigenschaften und geberloser Regelung näher untersucht. Der Fokus liegt dabei auf der elektromagnetischen Gestaltung der PMSM. Es wird ein zeiteffizienter Lösungsansatz zur Vorausberechnung der Maschinencharakteristik erarbeitet, der numerische Verfahren auf Basis der Finite-Elemente-Methode mit analytischen Berechnungen kombiniert.
Aktualisiert: 2022-02-10
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Aktive Geräuschunterdrückung in einer permanentmagneterregten Synchronmaschine mit Hilfe von Stromoberschwingungen

Aktive Geräuschunterdrückung in einer permanentmagneterregten Synchronmaschine mit Hilfe von Stromoberschwingungen von Andresen,  Jan, Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd
Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Verbesserung der Geräuschemissionen, die elektrische automobile Hauptantriebe verursachen. In elektrischen Antrieben erzeugen Magnetfelder pulsierende Kräfte, die Vibrationen anregen. Eigenresonanzen der Struktur verstärken diese Vibrationen zusätzlich. Zwei dominante Eigenschwingungsformen (Moden) werden im Detail betrachtet, sowohl die radiale Mode-0 (Atemmode) als auch die tangentiale Mode-0. Es wird eine Methodik entwickelt, die den Einfluss von Oberschwingungsströmen auf die beiden Moden beschreibt. Aufbauend hierauf werden Kompensationsströme semianalytisch, numerisch und basierend auf Messergebnissen berechnet. Gemessene Beschleunigungen der Moden bilden die Basis für die Validierung der Methodik. Zentrales Ergebnis der Arbeit ist, dass die radiale und tangentiale Mode-0 unabhängig voneinander beeinflusst werden können. Bei den Resonanzen führt die Reduktion der Vibrationen auch zu einer Reduzierung der abgestrahlten Geräusche.
Aktualisiert: 2021-12-22
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Aktive Geräuschunterdrückung in einer permanentmagneterregten Synchronmaschine mit Hilfe von Stromoberschwingungen

Aktive Geräuschunterdrückung in einer permanentmagneterregten Synchronmaschine mit Hilfe von Stromoberschwingungen von Andresen,  Jan, Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd
Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Verbesserung der Geräuschemissionen, die elektrische automobile Hauptantriebe verursachen. In elektrischen Antrieben erzeugen Magnetfelder pulsierende Kräfte, die Vibrationen anregen. Eigenresonanzen der Struktur verstärken diese Vibrationen zusätzlich. Zwei dominante Eigenschwingungsformen (Moden) werden im Detail betrachtet, sowohl die radiale Mode-0 (Atemmode) als auch die tangentiale Mode-0. Es wird eine Methodik entwickelt, die den Einfluss von Oberschwingungsströmen auf die beiden Moden beschreibt. Aufbauend hierauf werden Kompensationsströme semianalytisch, numerisch und basierend auf Messergebnissen berechnet. Gemessene Beschleunigungen der Moden bilden die Basis für die Validierung der Methodik. Zentrales Ergebnis der Arbeit ist, dass die radiale und tangentiale Mode-0 unabhängig voneinander beeinflusst werden können. Bei den Resonanzen führt die Reduktion der Vibrationen auch zu einer Reduzierung der abgestrahlten Geräusche.
Aktualisiert: 2022-01-06
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Gestaltung von Rotoren permanentmagneterregter Synchronmaschinen für die Metalladditive Fertigung

Gestaltung von Rotoren permanentmagneterregter Synchronmaschinen für die Metalladditive Fertigung von Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd, Urbanek,  Stefan
Die 3D-Gestaltungsfreiheit der Additiven Fertigung kann auch im Elektromaschinenbau vorteilhaft zur Funktionsintegration oder zur Erhöhung des Leichtbaugrads genutzt werden. Dies wird in der vorliegenden Dissertation am Beispiel von Rotoren permanentmagneterregter Synchronmaschinen erforscht. Da im Fall massiver Rotoren insbesondere im Bereich der Rotoroberfläche Wirbelstromverluste zu erwarten sind, wird zunächst der Ansatz diskutiert, ebendiese Wirbelstromeffekte durch gezieltes Schraffieren der Rotoroberfläche zu unterdrücken. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Gestaltung des Rotors für die Additive Fertigung, wobei insbesondere der weichmagnetische Rotorteil so gestaltet wird, dass eine Schrägungswirkung erzielt wird und gleichzeitig die Magnettaschen axial gerade verbleiben. Die Auswirkung dieser Art der Schrägung wird dabei ausführlich diskutiert und die Erkenntnisse messtechnisch validiert, um daraus letztlich Handlungsempfehlungen zur vorteilhaften Gestaltung von additiv gefertigten Rotoren abzuleiten.
Aktualisiert: 2021-10-20
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Gestaltung von Rotoren permanentmagneterregter Synchronmaschinen für die Metalladditive Fertigung

Gestaltung von Rotoren permanentmagneterregter Synchronmaschinen für die Metalladditive Fertigung von Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd, Urbanek,  Stefan
Die 3D-Gestaltungsfreiheit der Additiven Fertigung kann auch im Elektromaschinenbau vorteilhaft zur Funktionsintegration oder zur Erhöhung des Leichtbaugrads genutzt werden. Dies wird in der vorliegenden Dissertation am Beispiel von Rotoren permanentmagneterregter Synchronmaschinen erforscht. Da im Fall massiver Rotoren insbesondere im Bereich der Rotoroberfläche Wirbelstromverluste zu erwarten sind, wird zunächst der Ansatz diskutiert, ebendiese Wirbelstromeffekte durch gezieltes Schraffieren der Rotoroberfläche zu unterdrücken. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Gestaltung des Rotors für die Additive Fertigung, wobei insbesondere der weichmagnetische Rotorteil so gestaltet wird, dass eine Schrägungswirkung erzielt wird und gleichzeitig die Magnettaschen axial gerade verbleiben. Die Auswirkung dieser Art der Schrägung wird dabei ausführlich diskutiert und die Erkenntnisse messtechnisch validiert, um daraus letztlich Handlungsempfehlungen zur vorteilhaften Gestaltung von additiv gefertigten Rotoren abzuleiten.
Aktualisiert: 2021-10-20
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Permanenterregte Synchronmaschinen hoher Drehmomentdichte

Permanenterregte Synchronmaschinen hoher Drehmomentdichte von Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd, Wohlers,  Constantin Maximilian
Im Fokus dieser Arbeit stehen permanenterregte Synchronmaschinen mit Zahnspulenwicklungen. Die Steigerung der Drehmomentdichte kann durch eine Erhöhung der Stromdichte erfolgen. Diese wird durch eine direkte Flüssigkeitskühlung der Statorwicklung ermöglicht. Es wird aufgezeigt, wie Maschinen mit hohen möglichen Stromdichten sinnvoll dimensioniert werden können. Zu Beginn der Arbeit werden Methoden zur Berechnung magnetischer Widerstände für den Stator elektrischer Maschinen vorgestellt und bewertet. Anhand systematischer Parametervariationen mit einem neuartigen Verfahren zur schnellen Maschinenidentifikation wird ein Motor für den Einsatz hoher Stromdichten und das Erreichen hoher Drehmomentdichten dimensioniert. Daraus wird eine analytische Grobdimensionierung in Kombination mit einem vereinfachten magnetischen Ersatznetzwerk erarbeitet. Außerdem wird in dieser Dissertation die geschlossen-analytische Berechnung der Stromverdrängung um den Einfluss endlicher Permeabilität sowie des Nutlängsfelds erweitert.
Aktualisiert: 2021-08-04
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Permanenterregte Synchronmaschinen hoher Drehmomentdichte

Permanenterregte Synchronmaschinen hoher Drehmomentdichte von Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd, Wohlers,  Constantin Maximilian
Im Fokus dieser Arbeit stehen permanenterregte Synchronmaschinen mit Zahnspulenwicklungen. Die Steigerung der Drehmomentdichte kann durch eine Erhöhung der Stromdichte erfolgen. Diese wird durch eine direkte Flüssigkeitskühlung der Statorwicklung ermöglicht. Es wird aufgezeigt, wie Maschinen mit hohen möglichen Stromdichten sinnvoll dimensioniert werden können. Zu Beginn der Arbeit werden Methoden zur Berechnung magnetischer Widerstände für den Stator elektrischer Maschinen vorgestellt und bewertet. Anhand systematischer Parametervariationen mit einem neuartigen Verfahren zur schnellen Maschinenidentifikation wird ein Motor für den Einsatz hoher Stromdichten und das Erreichen hoher Drehmomentdichten dimensioniert. Daraus wird eine analytische Grobdimensionierung in Kombination mit einem vereinfachten magnetischen Ersatznetzwerk erarbeitet. Außerdem wird in dieser Dissertation die geschlossen-analytische Berechnung der Stromverdrängung um den Einfluss endlicher Permeabilität sowie des Nutlängsfelds erweitert.
Aktualisiert: 2021-09-09
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Modellierung und Regelung fehlertoleranter Antriebe mit permanentmagneterregten Synchronmaschinen für Elektrofahrzeuge

Modellierung und Regelung fehlertoleranter Antriebe mit permanentmagneterregten Synchronmaschinen für Elektrofahrzeuge von Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd, Rosen,  Alexander
Fehlertolerante Antriebe mit mehrsträngigen, permanentmagneterregten Synchronmaschinen ermöglichen auch nach Auftritt von Fehlern in Wicklung, Sensorik oder Ansteuerung einen sicheren Weiterbetrieb frei von Bremsmomenten und Überspannungen im gesamten Drehzahlbereich. Dabei bieten sie gleichzeitig Vorteile im Normalbetrieb wie z.B. geringere Stromwärmeverluste, reduzierte Anregungen von akustisch wirksamen Tangential- und Radialkräften oder eine Senkung der Effektivstrombelastung des Zwischenkreises. In dieser Dissertation wird ein neuartiges numerisches Simulationsmodell zur Simulation des Zeitverhaltens mehrsträngiger Antriebe beliebiger Strangzahl vorgestellt. Aufbauend auf dem Modell werden Regelungskonzepte für den Normalbetrieb und den Fehlerfall abgeleitet. Im Normalbetrieb steht die Ausnutzung der spezifischen Vorteile mehrsträngiger Antriebe im Vordergrund, während im Fehlerfall die Kompensation auftretender Bremsmomente realisiert wird. Alle entwickelten Regelstrategien zielen auch nach Auftritt eines Fehlers auf die Nutzung eines für Elektrofahrzeuge notwendigen breiten Drehzahlbereichs mit Betrieb im Feldschwächbereich ab.
Aktualisiert: 2021-05-12
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Modellierung und Regelung fehlertoleranter Antriebe mit permanentmagneterregten Synchronmaschinen für Elektrofahrzeuge

Modellierung und Regelung fehlertoleranter Antriebe mit permanentmagneterregten Synchronmaschinen für Elektrofahrzeuge von Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd, Rosen,  Alexander
Fehlertolerante Antriebe mit mehrsträngigen, permanentmagneterregten Synchronmaschinen ermöglichen auch nach Auftritt von Fehlern in Wicklung, Sensorik oder Ansteuerung einen sicheren Weiterbetrieb frei von Bremsmomenten und Überspannungen im gesamten Drehzahlbereich. Dabei bieten sie gleichzeitig Vorteile im Normalbetrieb wie z.B. geringere Stromwärmeverluste, reduzierte Anregungen von akustisch wirksamen Tangential- und Radialkräften oder eine Senkung der Effektivstrombelastung des Zwischenkreises. In dieser Dissertation wird ein neuartiges numerisches Simulationsmodell zur Simulation des Zeitverhaltens mehrsträngiger Antriebe beliebiger Strangzahl vorgestellt. Aufbauend auf dem Modell werden Regelungskonzepte für den Normalbetrieb und den Fehlerfall abgeleitet. Im Normalbetrieb steht die Ausnutzung der spezifischen Vorteile mehrsträngiger Antriebe im Vordergrund, während im Fehlerfall die Kompensation auftretender Bremsmomente realisiert wird. Alle entwickelten Regelstrategien zielen auch nach Auftritt eines Fehlers auf die Nutzung eines für Elektrofahrzeuge notwendigen breiten Drehzahlbereichs mit Betrieb im Feldschwächbereich ab.
Aktualisiert: 2022-01-20
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Zeiteffiziente Berechnung der Magnetgeräusche drehzahlvariabler elektrischer Maschinen

Zeiteffiziente Berechnung der Magnetgeräusche drehzahlvariabler elektrischer Maschinen von Mertens,  Axel, Ponick,  Bernd, Vip,  Stephan-Akash
Das Geräuschspektrum elektrischer Maschinen wird durch diskrete Einzeltöne elektromagnetischen Ursprungs im einstelligen Kilohertz-Frequenzbereich dominiert. Diese tonalen Komponenten können von einem Menschen als unangenehm wahrgenommen oder gar als Hinweis auf eine Beschädigung des Antriebssystems aufgefasst werden. Daher ist eine Vorausberechnung der Geräuschemissionen eines Antriebssystems für viele Anwendungen bereits in der Entwicklungsphase von Bedeutung. Die in dieser Dissertation vorgestellte Methode kombiniert analytische Verfahren mit numerischen Simulationen, um eine zeiteffiziente Berechnung dieser tendenziell unangenehmen Einzeltöne zu ermöglichen. Dreidimensionale Effekte, wie axial veränderliche Eigenschwingformen (Moden) oder der Einfluss der Lagerung, bleiben in diesem reduzierten Modell erhalten. Eine Validierung der Berechnungsergebnisse wird anhand einer experimentellen Modalanalyse und einer Betriebsschwingungsanalyse zweier drehzahlvariablen elektrischen Maschinen durchgeführt.
Aktualisiert: 2021-04-29
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