Magnetomechanische Effekte in rotierenden elektrischen Maschinen: Einfluss von mechanischer Spannung auf die magnetischen Eigenschaften von Elektroband
Jan Karthaus
Die Forderung nach hohen Leistungen bei gleichzeitiger Reduzierung des Bauraums sowie Erhöhung des Maschinenwirkungsgrads bedingt den Einsatz von elektrischen Hochdrehzahlmaschinen. Einhergehend mit den hohen Umfangsgeschwindigkeiten treten aufgrund von hohen Fliehkräften große statische und zyklische mechanische Belastungen im Rotor auf. Abhängig von Herstellung, Verarbeitung und Betriebspunkt der Maschine stellen sich unterschiedlich hohe mechanische Belastungen in Blechpaketen ein.
Die Frage nach einer einheitlichen Modellierungsmethodik, die die Bedingungen bei Betrieb der elektrischen Maschine berücksichtigt, bleibt bisher unbeantwortet. Diese muss sich in diesem Fall mit der Frage auseinandersetzen, wie sich der magnetomechanische Effekt während des Betriebs der elektrischen Maschine in Bezug auf Maschinencharakteristika auswirkt und wie eine Maschinenauslegung diese Größen gezielt beeinflussen kann.
Um die Auswirkungen von statischer mechanischer Belastung auf Elektrobandsorten zu untersuchen, werden in dieser Arbeit Materialvermessungen durchgeführt, mit dem mechanisch belastete Proben magnetisch charakterisiert werden. Ebenfalls wird ein Messverfahren entwickelt und vorgestellt, das die Zusammenhänge von zyklischer mechanischer Beanspruchung, die einen Ermüdungsprozess im Elektrobandmaterial einleitet, und magnetischen Eigenschaften ermittelt.
Die Ergebnisse der Vermessungen werden mit Hinblick auf die Berücksichtigung der Effekte in der elektrischen Maschine analysiert. Die anschließende Modellbildung integriert die hierdurch gewonnenen Erkenntnisse und ermöglicht somit die Nutzung in der elektromagnetischen Simulation.
