Alternative Magnetflussführung in Elektromotoren

Abstract

ZusammenfassungNicht-kornorientiertes Elektroblech ist eine Kernkomponente im Aufbau rotierender elektrischer Maschinen. Es dient der gezielten Führung und Verstärkung des magnetischen Flusses. Eine möglichst starke magnetische Kopplung zwischen Rotor- und Statorfluss ist hierbei entscheidend für die Effizienz und Leistungsdichte des elektrischen Antriebs.Zu diesem Zweck werden in permanentmagneterregten Synchron-Maschinen und Synchron-Reluktanzmaschinen Flussbarrieren eingebracht, um Streuflüsse zu unterdrücken und eine gezielte Führung des magnetischen Flusses zu gewährleisten. Die Flussbarrieren werden typischerweise durch Aussparungen im Rotorquerschnitt realisiert. Die resultierenden filigranen Strukturen des Elektroblechs führen zu einer mechanischen Schwächung des Rotors und somit zu geringeren erreichbaren Drehzahlen und Leistungsdichten.In dieser Arbeit wird ein alternativer Ansatz zur Führung des magnetischen Flusses auf Basis des Villari-Effekts vorgestellt. Lokal veränderte magnetische Werkstoffeigenschaften werden durch erhöhte Eigenspannungen in geprägten Werkstoffbereichen erzielt. Der Zusammenhang zwischen umformtechnisch eingebrachten Eigenspannungen und der reduzierten magnetischen Leitfähigkeit des Elektroblechs wird anhand homogen geprägter Proben untersucht. Höhere Umformkräfte, die mit gesteigerten mechanischen Spannungen einhergehen, führen zu einer stärkeren Reduktion der magnetischen Permeabilität. Die Funktionsweise dieser alternativen magnetischen Flusssperren wird anhand kreisförmiger Prägemuster gezeigt. Neben der Darstellung des Einflusses variierender Prägeparameter auf die magnetischen Eigenschaften des Elektroblechs wird vor allem die Reproduzierbarkeit der veränderten magnetischen Eigenschaften durch umformtechnisch hervorgerufene Eigenspannungen nachgewiesen.