Optimierte Fertigungstechnologien & Materialcharakterisierung für Rotoren von Axialflussmaschinen (AFM) in Doppelrotoranordnung

verfasst von: Mike Fuchslocher

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : Wissenschaftliche Reihe Fahrzeugtechnik Universität Stuttgart

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

Inhaltsverzeichnis

Über dieses Buch

Die Elektrifizierung von Pkw-Antrieben hat neben den alternativen Kraftstoffen das Potenzial, den Anteil des Individualverkehrs an den Treibhausgasemission zu reduzieren. Die Elektrifizierung von High-Performance-Fahrzeugen steht daher auch im Fokus der Automobilhersteller. Ein Beitrag zur technischen Lösung des Fahrzeugpackages und des Gewichts sowie zur Erreichung hoher Leistungs- und Drehmomentziele sind besonders kompakte Motoren. Die Ausführung in der Bauform von Axialflussmaschinen (AFM) erschließt hierzu Potenziale. AFM haben aber hinsichtlich des Reifegrades gegenüber Radialflussmotoren (RFM) noch signifikante Nachteile. Hierbei steht die Technologieentwicklung für den Rotor der AFM mit dem Ziel der Industrialisierung als zentrales Forschungsgebiet im Fokus. Im Mittelpunkt der Forschung stehen dabei die Gestaltung des Rotorträgers, des Rotor-Blechpakets und die Magnetintegration.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung

Die Elektrifizierung von Pkw-Antrieben hat neben den alternativen Kraftstoffen das Potential den Anteil des Individualverkehrs an den Treibhausgasemission zu reduzieren. Der Umstieg auf rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge ermöglicht zudem die Nutzung von regenerativen Energien [1].

Mike Fuchslocher

Kapitel 2. Grundlagen und Stand der Technik

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden die theoretischen und physikalischen Hintergründe erklärt, anhand derer die Basis für die Definition des Forschungsbedarfs dieser Arbeit gelegt wird. Unterkapitel 2.1 zeigt zunächst die verschiedenen Arten einer Traktionsmaschine auf. Im anschließenden Kapitel 2.2 wird die Axialflussmaschine (AFM) im näheren erläutert. Im Folgenden, Kapitel 2.3 wird auf die physikalischen Grundlagen zur Berechnung der mechanischen Lasten eingegangen.

Mike Fuchslocher

Kapitel 3. Designrelevante Optimierungspotentiale in der Rotorfertigung

Zusammenfassung

Das Kapitel 3 beschreibt das methodische Vorgehen nach dem V-Modell. Im Weiteren sind die Anforderungen und die Analyse der Betriebskräfte für die verschiedenen Betriebspunkte der Axialflussmaschine erläutert. Im Weiteren erfolgt die Definition der Prozesskette der konventionellen Fertigung von Rotoren für Axialflussmaschinen mit den zugehörigen möglichen Fertigungsverfahren.

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Kapitel 4. Charakterisierung des Ringbandkernes und neue Fertigungsmethoden

Zusammenfassung

Das Blechpaket ist das zentrale Bindeglied zwischen dem Magneten und dem Rotorträger. Der im vorangegangenen Abschnitt beschriebene Aufbau des Rotors, welcher zusammenfassend eine dünne Scheibe/Membran darstellt, muss neben der Fliehkraft und dem Drehmoment auch die maxwell Axialkraft abstützen. Hierbei übernimmt der Rotorträger primär die Funktion der Drehmomentabstützung, um die axialen Kräfte mit möglichst geringer Deformation aufzunehmen.

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Kapitel 5. Entwicklung alternativer Magnetfixierungstechnologien

Zusammenfassung

Die Magnetfixierung ist das zentrale Bindeglied zwischen dem Magneten und dem Blechpaket und ist hinsichtlich der Drehzahlfestigkeit des Rotors der wichtigste Baustein. Aufgrund dessen ist ein Forschungsschwerpunkt das Entwickeln alternativer Magnetfixierungstechnologien. Diese sollen unter Berücksichtigung der Kosten und der Komplexität die Versagensdrehzahl erhöhen. Abbildung 1.2 zeigt eine Detailansicht des in Kapitel 3.3.3 dargestellten Referenz-Rotors mit Oberflächenmagneten.

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Kapitel 6. Entwicklung alternativer Rotorträgertechnologien

Zusammenfassung

Rotorträgersysteme sind das zentrale Bindeglied zwischen den Aktivmaterialien und der Rotorwelle. Ziel dieses Kapitels ist die Entwicklung alternativer Rotorträgertechnologien. Hierzu ist zur Beurteilung der technischen Systeme und Prozesse eine ganzheitliche Betrachtung der spezifischen Eigenschaften, der Einzelkomponenten unter Berücksichtigung der Randbedingungen hinsichtlich Umwelteinflüsse und den Wechselwirkungen mit den weiteren Komponenten erforderlich.

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Kapitel 7. Schlussfolgerung und Ausblick

Zusammenfassung

Axialflussmaschinen (AFM) stellen vergleichsweise neue Bauform elektrischer Antriebsmaschinen mit hoher Leistungsdichte dar. Besondere Herausforderungen folgen dabei aus den mechanischen Beanspruchungen durch Fliehkräfte aufgrund großer Rotor-Außendurchmesser und aus den hohen Magnetkräften. Auf der Kostenseite bedingen aktuell aufwendige Fertigungsprozesse eine ungünstige Kostenstruktur.

Mike Fuchslocher

Backmatter

Titel: Optimierte Fertigungstechnologien & Materialcharakterisierung für Rotoren von Axialflussmaschinen (AFM) in Doppelrotoranordnung
verfasst von: Mike Fuchslocher
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-47490-4
Print ISBN: 978-3-658-47489-8
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-47490-4