Modellbildung und Analyse von Kraftanregungen in permanentmagneterregten elektrischen Maschinen unter Berücksichtigung von Fertigungseinflüssen
Michael Schroeder
Im Fertigungsprozess von elektrischen Maschinen treten unvermeidlich Abweichungen auf. Wie bei allen Fertigungsprozessen ist nur eine endliche Fertigungsgenauigkeit praktisch erreichbar, so dass jedes gefertigte Bauteil eine Abweichung von seinen idealen Eigenschaften aufweist. In mehrstufigen Fertigungsverfahren können sich diese Abweichungen der einzelnen Bauteile akkumulieren. Für die Konstruktion und Fertigung einer elektrischen Maschine werden die Bauteile entsprechend toleriert, während der elektromagnetischen Auslegung hingegen wird weitestgehend vereinfachend von idealen Werkstoffeigenschaften, Abmessungen und geometrischen Symmetrien ausgegangen.
Im Fokus der vorliegenden Dissertation steht der Entwurf einer effizienten Berechnungsmethode zur Bestimmung der Luftspaltflussdichteverteilung unter dem Einfluss von Fertigungsabweichungen bei elektrischen Maschinen und den sich daraus ergebenden elektromagnetischen Kräften. Mittels eines zeiteffizienten und weitestgehend analytischen Rechenverfahrens werden die durch die Abweichungen zusätzlich entstehenden Kräfte über den gesamten Betriebsbereich der elektrischen Maschine bestimmt und charakterisiert. Auswirkungen können über das gesamte Oberwellenspektrum effektsepariert betrachtet werden. Die Anwendung der entwickelten Methodik erfolgt in dieser Arbeit exemplarisch an Beispielen von permanentmagneterregten Synchronmaschinen. Einzelne Einflüsse können selektiv mitberücksichtigt werden, so dass sich ein Werkzeug skalierbarer Detailtiefe ergibt, welches in allen Stadien eines Auslegungs- und Berechnungsprozesses von elektrischen Maschinen effizient eingesetzt werden kann.
