HTW Dresden Arbeitsgruppe Elektrische Maschinen an der
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH)





   

Forschungsschwerpunkt: Entwurf Elektrischer Maschinen


 

Problemstellung

Mit dem zunehmenden Bedarf von speziellen Elektromotoren für verschiedenste Anforderungen, mit neuen Werkstoffen und speziellen Bauformen entsteht die Forderung nach neuartigen Elektroantrieben. Diese erfordern moderne Entwurfsverfahren. Ziel der Forschung zum Entwurf elektrischer Maschinen und Antriebe ist es, mit neuen Lösungsansätzen und moderne Entwurfsverfahren für Elektroantriebe

  • schneller analytischer Maschinenentwurf

  • Detailrechnung mittels FEM-Berechnung

  • Simulation des gesamten Antriebsstranges

in ihrer kombinierten Anwendung zu Maschinen mit höherer Leistungsdichte, Verkürzung von Entwicklungszeiten und der Anpassung umrichtergespeister Maschinen zu gelangen.
Der Entwurf neuartiger Elektroantriebe erfordert moderne Entwurfsverfahren. Mit den Entwurfbausteinen für permanenterregte Synchronmaschinen, Asynchronmaschinen, Transversalflussmaschinen und Reluktanzmaschinen existiert ein durchgängiges Konzept von Entwurf über die Berechnung und Simulation rotierender mehrsträngiger Maschinen. Mit der Einbeziehung von Energieversorgung, Wechselrichter und mechanischen Komponenten lässt sich das Systemverhalten im Voraus bestimmen, ausgewählte Betriebszustände und das Oberschwingungsverhalten untersuchen.

 

 

Klassischer Entwurf

Programmoberfläche Entwurfsprogramm

 

 

Für den vollständigen Entwurf neuer Typenreihen von Maschinen beziehungsweise anderer Auslegungsvarianten ist der alleinige Weg über die Feldberechnung zur Zeit nicht praktikabel. Deshalb ist die Stufe des klassischen Entwurfs auch im Zeitalter der numerischen Feldberechnung unerlässlich, gewinnt man doch innerhalb kurzer Zeit brauchbare Ergebnisse.
Im Entwurfsprogramm ist der Berechnungsalgorithmus programmtechnisch umgesetzt. Die Programme erlauben den Entwurf für permanenterregte Synchronmaschinen, Asynchronmaschinen und Reluktanzmaschinen.

 

FEM Entwurf

Nach dem analytischen Entwurf mit der schrittweisen Optimierung der Geometrie, der Wicklung und des Materials und der Vielzahl der variablen Größen erfolgt der Detailentwurf der elektrischen Maschine mit numerischen Methoden. Die FEM bietet dabei folgende Vorteile:

  • es können beliebige Geometrien mit beliebigen Feldverläufen berechnet werden

  • für jedes Feldelement werden die realen Sättigungsverhältnisse berücksichtigt

  • beliebige Lastfälle können statisch oder dynamisch berechnet werden

    FEM Entwurf

          Bild: Flussverlauf beim Anlauf einer
                   Asynchronmaschine

 
i