Analytische thermische Simulation von SMC-basierten E-Maschinen

Masterprojekt Maschinenbau - Schwerpunkt Virtuelle Produktentwicklung

KURZBESCHREIBUNG:

Typische E-Maschine auf Basis von SMC-Technologie sind Transversalflussmaschine (TFM) und Axialflussmaschine (AFM), welche viele Vorteile im Vergleich zu konventionellen E-Maschinen haben: hohe Kraftdichte, sehr guter Wirkungsgrad im breiten Drehmomentbereich und letztendlich kompaktere Bauform. Ein wichtiger Aspekt für eine zuverlässige Funktionalität der elektrischen Maschinen ist die thermische Belastung. Aktuell wird die thermische Simulation mittels komplizierten gekoppelten FEM-Simulationen durchgeführt, welche sehr zeitaufwendig und unflexibel ist. Dabei müssen zuerst die thermischen Quellen durch elektromagnetische Simulation definiert werden, welche dann in die thermische Simulation übertragen werden.  

Im Rahmen der Masterprojekte sollte ein analytisches Programm zur thermischen Berechnung vom AFM/TFM erstellt werden. Der Kern der thermischen Simulation wird der Aufbau des thermischen Netzwerkes und die Bestimmung der thermischen Konstanten sein. Wobei die Definition von thermischen Komponenten kann mithilfe CFD-Simulation unterstützt werden. Zur Validierung stehen verschiedene elektromagnetische Systeme zur Verfügung.

Dazu sind folgende Schritte erforderlich:

• Theorie der elektrischen Maschine und Thermodynamik
• Modellbildung, Simulation in Matlab / Simulink
• Validierung

Ressourcen GKN:

• Für die Arbeit stehen verschiedene SMC-basierte E-Maschine zur Verfügung
• Unterstützung und Beratung technischer, wirtschaftlicher und wissenschaftlicher Fragenstellungen
• Unterstützung bei der Einarbeitung in die verschiedene Software
• Bei Bedarf Zugang zu Altairs  oder Ansys Multiphysics-Simulationstool

Ressourcen Hochschule Bonn-Rhein-Sieg:

• Unterstützung und Beratung technischer, wirtschaftlicher und wissenschaftlicher Fragenstellungen
• Unterstützung bei der Durchführung von Simulation
• Zugang und Bereitstellung von vorhandenen Simulationstool, insbesondere Matlab/Simulink

PROJEKTPHASEN:

Masterprojekt 1:

• Eine konkrete Aufteilung in die Projektphasen findet im persönlichen Gespräch zwischen Student, Betreuer und GKN statt.

Anzahl Plätze: 1