Generik zur Entwicklung funktionsintegrierter Kunststoffbauteile

verfasst von: Florian Braunbeck

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : Wissenschaftliche Reihe Fahrzeugtechnik Universität Stuttgart

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

Inhaltsverzeichnis

Über dieses Buch

Elektrische Maschinen eignen sich aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte und Effizienz ideal als Traktionsantriebe in Kraftfahrzeugen, wobei die Wicklungsdirektkühlung das Potenzial bietet, Dauerleistungsdichte und Effizienz weiter zu steigern. Für die Industrialisierung der Wicklungsdirektkühlung ist eine Statorabdichtung erforderlich, die den Statorraum vom Rotorraum mediendicht abtrennt, wobei das Integralspaltrohr hierfür eine serienfähige Lösung darstellt. Zur Entwicklung des Integralspaltrohrs wird zudem eine neue Methodik vorgestellt. Das Z-Modell ist speziell an die Entwicklung von funktionsintegrierten Kunststoffbauteilen im Bereich der E-Maschine angepasst.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung und Problemstellung

Zusammenfassung

Elektrische Maschinen (E-Maschinen) bieten eine Kombination hoher Wirkungsgrade bei zugleich hohen Leistungsdichten [1, 2]. Als Traktionsantriebe in einem Kraftfahrzeug eingesetzt, bieten sie somit einen Lösungsansatz für eine nachhaltige Mobilität. Entscheidend sind der lokal emissionsfreie Betrieb, die Leistungscharakteristik und der Vier-Quadranten-Betrieb [1, 3, 4].

Florian Braunbeck

Kapitel 2. Grundlagen und Stand der Technik

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden die Grundlagen elektrischer Antriebe und Konzepte zur Kühlung von elektrischen Antrieben dargestellt. Darüber hinaus wird auf die im Stand der Technik etablierten Realisierungskonzepte der Wicklungskühlung eingegangen. Zusätzlich werden die für diese Arbeit relevanten Grundlagen der Kunststoffe, der Epoxidharze (EPs), deren Verarbeitungsverfahren und Simulationsverfahren erläutert.

Florian Braunbeck

Kapitel 3. Konzeptionierung einer neuartigen Statorabdichtung

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden die in Kapitel 2 vorgestellten Informationen zusammengefasst und die sich daraus ergebenden Forschungsfragen abgeleitet. Anschließend erfolgt eine Gegenüberstellung der zum heutigen Stand verfügbaren Spaltrohrkonzepte und eine Analyse deren Eignung hinsichtlich des Anforderungsprofils an eine wicklungsdirektgekühlte E-Maschine. Abschließend wird eine neuartige Statorabdichtung vorgestellt.

Florian Braunbeck

Kapitel 4. Entwicklungsmethodik funktionsintegrierter Kunststoffbauteile

Zusammenfassung

Das in Abschnitt 2.5 vorgestellte V-Modell beschreibt im Rahmen dieser Arbeit die Entwicklung des Gesamtfahrzeugs. Die Systembenen A - D sind in Abb. 4.1 dargestellt. Die Systemebene A beinhaltet das Statorblechpaket mit Integralspaltrohr und untersucht dieses hinsichtlich der gestellten Anforderungen aus Abschnitt 3.2. Die Systemebenen B, C und D sind nicht Teil dieser Arbeit.

Florian Braunbeck

Kapitel 5. Einzelkomponenten (Materialebene)

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden relevante Untersuchungen (Abb. 5.1) zur Validierung der Materialebene durchgeführt (vgl. Kapitel 4). Dazu wird ein ausreichendes Verständnis hinsichtlich des Fließverhaltens des EP benötigt, um die Prozessparameter des Zielprozesses einzustellen (Abschnitt 5.1). Hierzu sind insbesondere ausreichende Fließweglängen erforderlich, um eine vollständige Formfüllung der Integralspaltrohr-Kavität sicherzustellen.

Florian Braunbeck

Kapitel 6. Statorblechpaket mit Integralspaltrohr (Prozessebene)

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden relevante Untersuchungen (Abb. 6.1) zur Herstellung des Integralspaltrohrs durchgeführt (vgl. Kapitel 4). Hierzu wird das Werkzeugdesign (Abschnitt 6.1) vorgestellt und die relevanten Funktionsgruppen beschrieben. Das Werkzeugdesign berücksichtigt alle Anforderungen aus Kapitel 5.

Florian Braunbeck

Kapitel 7. Elektrische Maschine (Systemebene A)

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden relevante Untersuchungen (Abb. 7.1) zur Entwicklung und Validierung der Systemebene A durchgeführt (vgl. Kapitel 4). Diese beinhalten die geometrische Vermessung der Prototypen hinsichtlich der auftretenden Toleranzen in Abschnitt 7.1. Relevant sind insbesondere der Innendurchmesser und die zugehörigen Rundheiten, da diese für die Montierbarkeit des Rotors maßgeblich sind.

Florian Braunbeck

Kapitel 8. Übertragbarkeit der vorgestellten Methodik

Zusammenfassung

Zur Untersuchung der Übertragbarkeit und Allgemeingültigkeit der in Kapitel 4 vorgestellten Methode werden zwei Anwendungsfälle vorgestellt. Der erste Anwendungsfall befasst sich mit dem Einsatz des Integralspaltrohrs in einer neuen Statorgeometrie. Der zweite Anwendungsfall betrifft die Entwicklung eines neuartigen Rotors zur Anwendung in einer leistungsdichten elektrischen Maschine.

Florian Braunbeck

Kapitel 9. Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung

E-Maschinen eignen sich als Traktionsantrieb in einem Kraftfahrzeug. Sie erreichen hohe Wirkungsgrade bei zugleich hohen Leistungsdichten. Durch geeignete Kühlkonzepte lässt sich zudem die Dauerleistungsfähigkeit erheblich steigern bei zugleich weiter gesteigerten Wirkungsgraden im Teillastbereich.

Florian Braunbeck

Backmatter

Titel: Generik zur Entwicklung funktionsintegrierter Kunststoffbauteile
verfasst von: Florian Braunbeck
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-47115-6
Print ISBN: 978-3-658-47114-9
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-47115-6