Skip to main content
Fachgebiete
Automobil + Motoren Bauwesen + Immobilien Business IT + Informatik Elektrotechnik + Elektronik Energie + Nachhaltigkeit Finance + Banking Management + Führung Marketing + Vertrieb Maschinenbau + Werkstoffe Versicherung + Risiko
DE
EN
Bücher
Zeitschriften
Themenseiten
Organisationspsychologie Projektmanagement Marketing Smart Manufacturing
Weitere Formate
Podcasts Webinare Technik Webinare Wirtschaft Kongresse Veranstaltungskalender Awards
Jetzt Einzelzugang starten
Zugang für Unternehmen
Referenzkunden
SLX-Digitalkonferenz: Zukunftswerkstatt 2024

Mehr Umsatz mit Top-Kontakten

Am 7. Mai erfahren Sie, wie Vertriebsteams Leadgenerierung, Leadnurturing und Leadstrategien effizient steuern können.
Erweiterte Suche
Anmelden
nach oben
Erschienen in:
Grundlagen Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

2. Magnetfelder

verfasst von : Ekkehard Bolte

Erschienen in: Elektrische Maschinen

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Zusammenfassung

Funktionsweise und Betriebsverhalten elektrischer Maschinen werden wesentlich durch die sie durchdringenden elektromagnetischen Felder bestimmt. Die Bedeutung der koppelnden Luftspaltfelder ist offensichtlich. Diese können i. a. nicht isoliert, sondern nur im Kontext des Gesamtfeldes angemessen behandelt werden. Zudem sind die Auslegungsziele Kraft, Drehmoment, Gestalt, Abmessungen, Gewichte, Energiewandlungseffizienz, Laufgüte etc. wettbewerbsfähig nur unter Einbeziehung einer angemessenen Magnetfeldbetrachtung zu erreichen.
Dieser Sachverhalt legt eine möglichst genaue Magnetfeldberechnung nahe, die die konsistente Grundlage für die später behandelten Maschinentypen bildet.
Im Abschn. 2.2 werden die Feldgleichungen für die hier wichtigen Feldräume angegeben. Sie sind in Kap. 12 Beschreibung des elektromagnetischen Feldes durch das magnetische Vektorpotential \(\vec{A}\) aus den Maxwellschen Gleichungen entwickelt. Da das Gesamtfeld ganzheitlich dreidimensional zu modellieren im Allgemeinen nicht möglich ist, wird dieses in zweidimensionale Teilfelder zergliedert, die einer mathematischen Analyse zugänglich sind: siehe 2.3 Modellbildung. Hier wird eine durchweg analytische, i.d.R. zweidimensionale Feldberechnung angegeben. Die analytische Methode ist für viele Aufgabenstellungen das angemessene „Werkzeug“, dafür werden zahlreiche Beispiele angeführt. Zudem kann sie als Referenz (Benchmark) für numerische Feldberechnungen dienen.
Zunächst werden zylindrische Feldräume mit Strombelags- oder Dauermagnet-Feldanregung behandelt; darin sind die Luftspaltfelder enthalten. Auch Gebiete mit Wirbelströmung sind eingeschlossen. Mit 2.11 Stirnraumfelder und 2.12 Felder in massiven Nutenleitern liegen Lösungen für alle Feldräume vor. Für massive Nutenleiter werden auch Lösungen für eine beliebige Zeitabhängigkeit der Stabströme angegeben, die in die Behandlung transienter Betriebszustände, z. B. für Asynchronmaschinen mit Kurzschlussläufer, einbezogen werden können.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren
Vorheriges Kapitel Grundlagen
Nächstes Kapitel Wicklungen und Flussverkettungen
Fußnoten
1
3 Wicklungen und Flussverkettungen zeigt den Wicklungsaufbau gemäß der Hierarchie Windung → Spule → Spulengruppe → Wicklungsstrang → Wicklung.
 
2
Für KWA = 1 (Einschichtwicklung, s. Kap.​ 3) ist der Term wirkungslos; für KWA = 2 gilt mit Nutzung des Additionstermes \(\sin [\alpha + (\rho - 1)]\,\pi = [\cos (\rho - 1)\,\pi ] \cdot \sin \alpha = - \sin \alpha \) für geradzahliges ρ.
 
3
Hierbei handelt es sich um das Strangfeld; es treten nur positive Ordnungszahlen ν auf; mit/wegen \(\mu_{2} = \mu_{4} = \mu_{0}\) gilt hier \(\lambda_{i} = (\mu_{ri} - 1/(\mu_{ri} + 1)\).
 
4
Hier handelt es sich ja um ein Strangfeld, folglich kommen nur positive Ordnungszahlen ν vor.
 
5
φ1 = 0 liegt in einer Zahnmitte bei Einschicht- oder ungesehnten Zweischichtwicklungen, siehe Abschn.​ 3.​1; φ = 0 wird durch die Nutöffnung definiert, siehe Abb. 2.18.
 
6
Die Lösungsmethode wird hier für Strangfelder dargestellt, darum kommen nur positive Ordnungszahlen ν vor.
 
7
Hier durchgängig anwendbar: auch bei den (wenigen) Entmagnetisierungskennlinien mit nichtlinearem Abschnitt kommt nur der lineare Abschnitt für den Arbeitspunkt in Frage.
 
8
„unterschreiten“, da \(I_{\mu } < 0\).
 
9
Ermittelt aus \(W_{magn} = \frac{1}{2}\,L_{S1,\,i} \cdot i_{ 1}^2 \) mit Wmagn für das Feld nach (2.151).
 
10
„Wirbelstromlöser“ für harmonische Zeitabhängigkeit der Feldgrößen und lineare Magnetkreise, [15].
 
11
v(y, t) beschreibt also die magnetische Feldstärke für eine konstante Stromdichte.
 
12
Für die Stromdichte ist hier der Formelbuchstabe S gewählt – zur Abgrenzung gegenüber Jn, das die Besselfunktion erster Art n-ter Ordnung bezeichnet.
 
Literatur
1.
Bolte E (1984) Analytical calculation of the two-dimensional field in the air gap and the slots of electrical machines. IEEE Trans Magn, 20:1783–1786CrossRef
2.
Carter FW (1901) Air-gap induction. Electr World & Eng 38:884–888
3.
Richter R (1967) Elektrische Maschinen, Band I, 3. Aufl. Birkhäu-ser, Basel, S 171–176
4.
5.
Küpfmüller K (1973) Einführung in die theoretische Elektrotechnik, 10. Aufl. Springer-Verlag, BerlinCrossRef
6.
Hannakam L (1973) Wirbelströme in einem massiven Zylinder bei beliebig geformter erregender Leiterschleife. AfE, 55:207–215CrossRef
7.
Bronstein IN, Semendjajew KA, Musiol G, Mühling H (1993) Taschenbuch der Mathematik, 1. Aufl. Verlag Harri Deutsch, Frankfurt am Main
8.
Jahnke-Emde-Lösch (1966) Tafeln höherer Funktionen, 7. Aufl. Teubner, Stuttgart
9.
Abramowitz M, Stegun IA (1970) Handbook of mathematical functions, 9th Aufl. Dover, New York
10.
Kaufhold M, Jöckel A (2002) Permanenterregte Großmaschinen: Potentiale in der Oberklasse, etz Heft 20:8–13.
11.
Magnetfabrik Schramberg (2008) Produkte – Technische Information. D-78713 Schramberg-Sulgen.
12.
Zhu ZQ, Howe D, Bolte E, Ackermann B (1993) Instantaneous magnetic field distribution in brushless permanent magnet dc motors, part I: open-cercuit field. IEEE Trans Magn, 29:124–135
13.
Oberretl K (1963) Streufelder, Wirbelstromverluste, Erwärmungen, Kräfte und Eisenbrand im Stirnraum von Turbogeneratoren. EuM 80 (23); 539–550
14.
Dornau U (1990) Berechnung und Messung der Stirnstreuung von Asynchronmaschinen mit Käfigläufer. Diss. Universität Dortmund.
15.
Hoffmann S (2009) Untersuchung der Stromverdrängung in den Stäben, Stabüberständen und den Kurzschlussringen des Läufers einer Asynchronmaschine. Dissertation. Helmut-Schmidt-Universität Hamburg.
16.
Becker R, Sauter F (1973) Theorie der Elektrizität. Bd. 1 Einführung in die Maxwellsche Theorie. Elektronentheorie. Relativitätstheorie. 21. Aufl. B.G. Teubner, StuttgartCrossRef
17.
18.
Stephenson G (1978) An introduction to partial differential equations for science students, 2. Aufl. Longman, London and New York
19.
Bolte E (1984) Current displacement of a solid cylindrical conductor placed in a semiclosed slot, taking into account the leakage field in the gap. IEEE Trans Magn, 20:2150–2156CrossRef
20.
Bolte E (2003) Transient current distribution in a cylindrical solid conductor placed in a semiclosed slot. Electrical Engineering 85(1):1–9MathSciNetCrossRef
21.
22.
Hannakam L (1970) Berechnung der transienten Stromverteilung in zylindrischen Massivleitern. ETZ-A Bd, 91:50–54
23.
Bolte E, Fiebig S (2004) Transient performance of squirrel cage induction motors with frequency inverter supply taking into account 2D field distribution and 2D current displacement in cylindrical rotor bars. International Conference on Electrical Machines, Krakau, Polen.
24.
Fiebig S (2006) Analytische Modelle der Asynchronmaschine unter Berücksichtigung der Stromverdrängung in den Stäben des Kurzschlusskäfigs. Dissertation, Helmut-Schmidt-Universität Hamburg.
25.
Gellert W, Küstner H, Hellwich M, Kästner H, Reichardt H (1983) Kleine Enzyklopädie Mathematik, 12., durchgesehene Aufl. VEB Bibliographisches Institut, Leipzig
26.
Kolbe J (1983) Zur numerischen Berechnung und analytischen Nachbildung des Luftspaltfeldes von Drehstrommaschinen. Dissertation, Hochschule der Bundeswehr Hamburg, Hamburg.
Metadaten
Titel
Magnetfelder
verfasst von
Ekkehard Bolte
Copyright-Jahr
2018
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Buch
Elektrische Maschinen

Print ISBN: 978-3-662-54687-1

Electronic ISBN: 978-3-662-54688-8

Copyright-Jahr: 2018

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-54688-8_2