institut für elektrische antriebe und leistungselektronik · finite-elemente berechnungen •...
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Themengebiete:
• Elektromagnetische Feldtheorie /
Finite-Elemente Berechnungen
• Messtechnik
• Elektrische Antriebstechnik
Beschreibung:
Aufgrund von Skin- und Proximity-Effekten steigen die ohmschen Verluste in Wicklungen elektrischer
Maschinen bei steigender Frequenz an. Dies ist auf die Reduktion des effektiven Leiterquerschnitts und
dadurch eines erhöhten Wicklungswiderstandes zurückzuführen. Speziell bei Maschinen für hohe
Drehzahlen beziehungsweise hohe Polzahlen wirkt sich das negativ auf das Betriebsverhalten aus. In
dieser Arbeit soll sowohl mithilfe Finiter-Elemente-Software als auch mit praktischen Messaufbauten die
Widerstandserhöhung quantifiziert werden. Dies kann dann zur Bestimmung der Auswirkungen auf das
Betriebsverhalten von elektrischen Maschinen verwendet werden.
Aufgaben/Ziele:
• Einarbeitung in die Skin- und Proximity-Effekt-Theorie
• Konzeption geeigneter Anordnungen für die Quantifizierung der Effekte an praktischen Beispielen
• Numerische Berechnung und Vermessung der Versuchsaufbauten
Ansprechpersonen: Gerd Bramerdorfer, gerd.bramerdorfer@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6431, Raum MT 0261
Edmund Marth, edmund.marth@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6432, Raum MT 0261
Bachelorarbeit / Masterarbeit
Analyse der Auswirkungen von frequenzabhängigen
Wicklungswiderständen auf das Betriebsverhalten
elektrischer Maschinen
Themengebiete:
• Lagerloser Motor und dessen Regelung
• Konstruktion und Design
• Sensorik und Leistungselektronik
Beschreibung:
Das Institut hat im Bereich der lagerlosen Scheibenläufermotoren schon einiges an Erfahrung
gesammelt. In dieser Arbeit soll der bisher kleinste Scheibenläufermotor aufgebaut werden. Eine
Miniaturisierung ist nämlich in vielen Bereichen und Anwendungen (etwa in der Medizin- und
Pharmaindustrie) unumgänglich. Die geringe Baugröße stellt große Anforderungen insbesondere an die
Sensorik (sowohl zur Messung der Winkellage aus auch der Rotorposition).
Diese Arbeit bietet die Möglichkeit praktische Erfahrung in der Auslegung von elektrischen Maschinen,
deren Auslegung und Konstruktion sowie in der dazugehörigen Leistungselektronik (Halbbrücken-
schaltung mit PWM-Ansteuerung) und Regelungstechnik (Eingangs-/Zustands-Linearisierung) zu
sammeln bzw. zu vertiefen.
Aufgaben/Ziele:
• Einarbeitung ins Gebiet der lagerlosen Motoren
• Optimierung, Design und Aufbau eines Prototypen
• Inbetriebnahme und Vermessung
• Dokumentation
Masterarbeit
Miniaturisierung eines lagerlosen Scheibenläufers
Ansprechpersonen: Wolfgang Gruber, wolfgang.gruber@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6435, Raum MT 0265
Elisabeth Göbl, elisabeth.goebl@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6449, Raum MT 0250
Masterarbeit
Lagerloser Doubly Salient Scheibenläufermotor
Themengebiete:
• Magnetlagertechnik
• Design und Entwurf
• Regelungstechnik
• Sensorik und Messtechnik
Beschreibung:
Ein neuartiger lagerloser Motor soll entworfen und untersucht werden. Der lagerlose Doubly Salient Motor
unterscheidet sich vom ‚herkömmlichen‘ lagerlosen Scheibenläufermotor vor allem durch die Art der
Flussführung. Die Permanentmagnete befinden sich im Stator, der Rotor kommt ohne Magnetmaterial aus.
Nach der Einarbeitung ins Themengebiet und der Literaturrecherche ist zur Erstellung eines Prototypen
vorerst eine Optimierung der Betriebseigenschaften durch 2D/3D Simulationswerkzeuge notwendig. Danach
erst kann das Design des Motors (vorzugsweise in ProE) und die Fertigung erfolgen.
Die Inbetriebnahme des Motors (Sensoren und Leistungselektronik sind vorhanden), sowie diverse
Messungen schließen die Masterarbeit ab. Die Regelung des System selbst erfolgt mit Hilfe eines
etablierten Regelschemas zur Entkoppelung von Drehmoment und Tragkräften in X2C.
Aufgaben/Ziele:
• Einarbeitung ins Themengebiet lagerloser Motoren
• Optimierung (durch 2D bzw. 3D Simulation) und Design
• Fertigung, Aufbau und Inbetriebnahme(Messungen) des Prototypen
• Dokumentation
Ansprechpersonen: Wolfgang Gruber, wolfgang.gruber@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6435, Raum MT 0265
Elisabeth Göbl, elisabeth.goebl@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6449, Raum MT 0250
Themengebiete:
• Lineare Elektromotoren
• Sensorik und Messtechnik
• Elektronik (Sensorik und deren Auswertung)
Beschreibung:
Zur Messung der Läuferposition eines tubularen Linearmotors relativ zum Stator steht meist nicht viel Platz
zur Verfügung. Ein kostengünstiges maßgeschneidertes Sensorsystem bietet hier entscheidende Vorteile für
z.B. lagerlose Linearmotoren.
Idee:
Acht Wirbelstromsensoren messen auf zwei konische Abschnitte am Läufer und bestimmen daraus die Lage
des Läufers im Stator in fünf Freiheitsgraden. Der Prototyp eines linearer oszillierenden Linearmotors mit
5DOF Sensor steht für die Masterarbeit zur Verfügung
Aufgaben/Ziele:
• Literaturrecherche zu integrierten Sensoren für Linearmotoren
• Entwurf eines Auswertungskonzepts der 8 Sensoren zur Kompensaton von systematischen Messfehlern
• Optimierung des Konzepts
• Inbetriebnahme und Validierung am Prototyp
• Dokumentation (Masterarbeit)
Masterarbeit
5 DOF Positionssensor für Linearmotoren
Ansprechpersonen: Florian Poltschak, Florian.poltschak@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6436, Raum MT 0249
Themengebiete:
• Lineare Elektromotoren
• Magnetlagertechnik
• Regelungstechnik
Beschreibung:
Aufgrund großer Beschleunigungen können bei linear oszillierenden Motoren Kugellager nur
eingeschränkt eingesetzt werden. Eine Alternative dazu stellen ungeschmierte – trockenlaufende –
Gleitlager dar. Diese leiden aber an signifikanten Reibungsverluste.
Idee:
Das Ziel dieser Arbeit besteht darin die Lagerbelastung aktiv zu kompensieren. Dies erhöht den
Wirkungsgrad des Antriebs und verlängert die Lebensdauer der Lager. Der Prototyp eines linearer
oszillierenden Freikolbenkompressors steht für die Masterarbeit zur Verfügung.
Aufgaben/Ziele:
• Literaturrecherche zu lagerlosen Linearmotoren und Lagerkraftkompensation
• Entwurf eines Ansteuer-/Regelkonzepts der Kompensationswicklung zur Reduktion der
Lagerbelastung und der Durchbiegung des Läufers
• Simulation des Konzepts
• Inbetriebnahme und Validierung am Prototyp
• Dokumentation (Masterarbeit)
Masterarbeit
Effizient oszillierende Linearmotoren
Ansprechpersonen: Florian Poltschak, Florian.poltschak@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6436, Raum MT 0249
Themengebiete:
• Lineare Elektromotoren
• Regelungstechnik
• Design und Entwurf
Beschreibung:
Klassische Linearmotoren müss(t)en in Axialrichtung geblecht werden, was einen erheblichen Aufwand
darstellt.
Idee:
Ein Linearmotor (axiale Bewegung des Läufers), dessen Stator wie ein rotatorischer Antrieb geblecht und
gewickelt werden kann. Das neuartige Konzept lässt zudem hohe Kraftdichten erwarten.
Aufgaben/Ziele:
• Literaturrecherche zu linearen Transversalfluss- und Verniermaschinen.
• Modellierung und Simulation des Motors
• Ermittlung der Auslegungskriterien zum Erzielen hoher Kraftdichten
• Optimierung des Konzepts
• Dokumentation (Masterarbeit)
Masterarbeit
Transversalfluss-Linearverniermotor
Ansprechpersonen: Florian Poltschak, Florian.poltschak@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6436, Raum MT 0249
Themengebiete:
• Oszillierende Linearmotoren
• Magnetische Federn
• Design und Entwurf
Beschreibung:
Oszillierende Linearaktuatoren und –motoren benötigen für den effizienten Betrieb einen Speicher der
kinetischen Energie – üblicherweise eine mechanische Feder.
Idee:
Integriert man eine Federcharakteristik direkt in das Linearmotorlayout, so kann eine mechanische Feder
entfallen – der ideale Motor für oszillierende Antriebe von Pumpen bis Webrahmen.
Aufgaben/Ziele:
• Literaturrecherche zu linear oszillierenden Motoren und magnetischen Federn.
• Modellierung und Simulation des Motors
• Ermittlung der Auslegungskriterien zum Erzielen hoher Kraftdichten und geeigneter
Federcharakteristiken
• Optimierung und Konstruktion des Konzepts
• Dokumentation (Masterarbeit)
Masterarbeit
Oszillierende Linearaktoren mit
Integrierender Federcharakteristik
Ansprechpersonen: Florian Poltschak, Florian.poltschak@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6436, Raum MT 0249
Themengebiete:
• Elektromagnetische Feldtheorie /
Finite-Elemente Berechnungen
• Elektrische Antriebstechnik / Entwurf elektrischer Antriebe
Beschreibung:
Die nebenstehenden Abbildungen zeigen exemplarisch zwei Maschinen-Designs, die die gleiche Nut-
und Polzahl, aber unterschiedliche Wicklungsanordnungen aufweisen (Einschicht- bzw.
Zweischichtwicklung). Bei der linken Anordnung können nun beispielhaft zwei aufeinanderfolgende
Zähne eine unterschiedliche Form annehmen, ohne dass zwingend die Betriebseigenschaften des
Motors drehrichtungsabhängig sind oder Wicklungsflächen unterschiedliche Größe aufweisen. Die
dadurch entstehenden zusätzlichen Freiheitsgrade und deren Auswirkung auf das Betriebsverhalten von
PMSM sollen in dieser Arbeit untersucht werden. Zusätzlich soll für Maschinen mit nur einer bevorzugten
Drehrichtung der Einfluss asymmetrischer Zähne / asymmetrischer Rotorpole analysiert werden.
Aufgaben/Ziele:
• Literaturrecherche zum Stand der Technik / theoretische Überlegungen zu den charakteristischen
Motoreigenschaften (bezüglich möglicher Nut-/Polzahlen, möglicher Harmonischer in Drehmoment
und ind. Spannung etc.)
• Untersuchungen mit MagOpt und Optimierung eines Motors / Vergleich mit einem konventionellen
Design
• Aufbau und Vermessung eines Prototyps
Masterarbeit
Untersuchungen zum Betriebsverhalten von PMSM mit
unterschiedlichen beziehungsweise asymmetrischen
Zahn- und Rotorpolformen
Ansprechpersonen: Gerd Bramerdorfer, gerd.bramerdorfer@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6431, Raum MT 0261
Edmund Marth, edmund.marth@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6432, Raum MT 0261
Masterarbeit
Untersuchungen zum Betriebsverhalten von mehrsträngigen PMSM
Themengebiete:
• Elektromagnetische Feldtheorie /
Finite-Elemente Berechnungen
• Elektrische Antriebstechnik / Entwurf elektrischer Antriebe
Beschreibung:
Vor allem für Anwendungen, bei denen eine erhöhte Zuverlässigkeit gefordert wird, wie z.B. in der
Luftfahrttechnik, sind mehrsträngige PMSM (Strangzahl >=5) eine oft bevorzugte Alternative zu üblichen
ein- oder dreisträngigen PMSM. In dieser Arbeit sollen sowohl theoretische Überlegungen zu möglichen
Nut-/Polzahl-Kombinationen, Wicklungsanordnungen und Verschaltungen angestellt werden, als auch
der fehlerfreie Betrieb sowie der Betrieb im Fehlerfall (Ausfall einer oder mehrerer Stränge) untersucht
werden. Ein wesentlicher Aspekt dabei ist die Definition der Gütekriterien (Drehmomentripple,
Wirkungsgrad, etc.) durch die erhöhte Anzahl an Freiheitsgraden.
Aufgaben/Ziele:
• Literaturrecherche zum Stand der Technik
• Theoretische Überlegungen zu möglichen Anordnungen hinsichtlich Geometrie / Verschaltung /
Ansteuerung
• Untersuchungen mit MagOpt und Optimierung eines Motors für konkrete Zielvorgaben
• Aufbau und Vermessung eines Prototyps
• Untersuchung unterschiedlicher Regelkonzepte hinsichtlich definierter Gütekriterien
Ansprechpersonen: Gerd Bramerdorfer, gerd.bramerdorfer@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6431, Raum MT 0261
Edmund Marth, edmund.marth@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6432, Raum MT 0261
Themengebiete:
• Berechnung und Auslegung der Kühlung für
eine Doppelrotor-Axialflussmaschine (YASA)
• Mechanische Auslegung und Konstruktion der
Maschine ev. als Norm-Motor mit Wellenhöhe 71mm
• Prototypenfertigung
Beschreibung:
YASA-Maschinen zeichnen sich durch minimalen Einsatz von
weichmagnetischem Magnetmaterial aus und wären dadurch sehr
kostengünstig herstellbar. Allerdings sind aktuell nur sehr aufwändige
Kühlkonzepte auf dem Markt
In der Arbeit soll aus den existierenden Komponenten einer
einseitigen Axialflussmaschine ein Design für das YASA Konzept
entwickelt werden. Vor allem die Auslegung und Berechnung der
Kühlung der Wicklungen stellt eine Hauptaufgabe in dieser Arbeit dar.
Aufgaben/Ziele:
• Gegenüberstellung von Kühlungsmöglichkeiten
• Berechnung und Auslegung eines Kühlkonzepts
• Konstruktion des mechanischen Aufbaus
• Aufbau eines Demonstrators
• Vermessung und Validierung der Simulationsergebnisse
Ansprechpersonen: Dietmar Andessner, Science Park 1, Raum 0265
Masterarbeit
Entwicklung und Auslegung
von Kühlkonzepten für Doppelrotor-Axialflussmaschinen
Themengebiete:
• Simulation/Berechnung des Antriebsstrangs
inkl. einstufigem Getriebe
• Auslegung einer PM-erregten Axialflussmaschine
mit 3D FE-Programmen
• Um-Konstruktion der bestehenden Schwinge
Beschreibung:
Permanentmagent-Erregte Axialflussmaschinen (AFM)
sind Synchronmaschinen mit 3 möglichst sinusförmigen induzierten
Spannungen und werden prinzipiell gleich ausgelegt und angesteuert wie vergleichbare
Radialflussmaschinen. Der wesentliche Unterschied liegt darin, dass der ideale Bauraum von AFMs
scheibenförmig baut und sehr hohe Leistungsdichten möglich sind. Vor allem im Grenzbereich zur
mechanischen Drehzahlgrenze wird ein großer Vorteil des Konzepts erwartet.
Aufgaben/Ziele:
• Einarbeitung in die Berechnung und Auslegung von elektrischen Maschinen
• Grobkonstruktion und Abschätzung des Bauraums
• Auslegung des Antriebsstrangs inkl. einstufigem Getriebe und mechanischer
Festigkeitsberechnung
• Berechnung der Magnetverluste
• Rotorkonzept für hochdrehende Axialflussmaschinen
Ansprechpersonen: Dietmar Andessner, Science Park 1, Raum 0265
Masterarbeit
High Speed
Antriebs-Aggregat
Masterarbeit
3D-Druck im Elektromaschinenbau – Potentialanalyse,
Designmöglichkeiten und messtechnische Charakterisierung
Beschreibung
• Additive Manufacturing (AM, 3D-Druck) eröffnet viele Möglichkeiten für die Anwendung in der elektrischen Antriebstechnik, z.B. die Integration von Sensorik, neue Kühlkonzepte, Gestaltung einer 3-dimensionalen Flussführung, etc.
• Diese Arbeit bietet die Möglichkeit, am Institut für elektrische Antriebe und Leistungselektronik der JKU, mit der voestalpine Stahl GmbH als industriellem Partner, die Anwendungsfelder der „Additive Manufacturing“ -Technologie zu erörtern und deren Potential für den Elektromaschinenbau zu untersuchen.
Themengebiete
• Elektrische Antriebstechnik
• Konstruktion und Design (Motorenbau)
• Additive Manufacturing (3D-Druck)
• Materialvermessung und Materialcharakterisierung
Zielsetzung / Aufgaben
• Durchführung einer Literaturrecherche und praxis-relevanter Untersuchungen zu• Einsatzmöglichkeiten und Einsatzbereiche der AM-Technologie
• Eignung der mit AM herstellbaren Werkstoffe für Anwendungen
mit Fokus auf den Elektromaschinenbau
• Entwurf möglicher Konstruktions- und Designkonzepte
• Erarbeitung eines systematischen Versuchskonzepts zur magnetischen und mechanischen Materialcharakterisierung
• Mitgestaltung der Druckversuche
• Durchführung von Messungen, Auswertung und Interpretation der Messergebnisse
• Zusammenfassung der Ergebnisse in Form einer Masterarbeit
Ansprechperson: Gerd Bramerdorfer, gerd.bramerdorfer@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6431, Raum MT 0261
Martin Kitzberger, martin.kitzberger_1@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6443, Raum MT 0274
Themengebiete:
• Elektromagnetische Feldtheorie / Finite-Elemente Berechnungen
• Elektrische Antriebstechnik / Entwurf elektrischer Antriebe
Beschreibung:
Untersucht werden sollen Konzepte einer Permanentmagnet Synchronmaschine (PMSM) mit variablem
Permanentmagnetfluss. Dabei sind die Magnete bei niedrigen Drehzahlen vollständig aufmagnetisiert.
Beschleunigt die Maschine zu höheren Drehzahlen so verursacht der Frequenzumrichter einen Stromstoß in
die negative Längsachse des Rotors und entmagnetisiert dadurch die Magnete teilweise aber irreversibel.
Somit ist der PM-Fluss geschwächt und im Hochdrehzahlbereich ist kein oder nur ein geringer
Feldschwächstrom notwendig. Dies führt zu einer Wirkungsgraderhöhung. Bewegt sich die Maschine wieder zu
niedrigeren Drehzahlen, so werden die Magnete durch einen Stromstoß des Umrichters in die positive
Längsachse wieder vollständig aufmagnetisiert. Zusätzlich bietet sich die Möglichkeit, unter Verwendung einer
polumschaltbaren Statorwicklung, die Polpaarzahl zu verändern um auch noch die Eisenverluste bei hohen
Drehzahlen zu reduzieren.
Aufgaben/Ziele:
• Literaturrecherche (Topologien, Wicklungssysteme, Rotorgeometrien, Materialien)
• Bewertungsmatrix hinsichtlich Wirkungsgradverbesserung, Auf- und Abmagnetisierunsstrombedarf und
Alterung der Magnete
• Optimierung der Geometrie des FE-Modells zur Wirkungsgradoptimierung bei hohen Drehzahlen und zur
Stromminimierung für ein Konzept
• Dynamisches Maschinenmodell für ein vorgegebenes Drehmoment-/Drehzahlprofil
• Simulation mehrerer Zyklen und Quantifizierung der Effizienzvorteile
Masterarbeit
Synchronmaschine mit variablem Pemanentmagnetfluss
Ansprechpersonen: Wolfgang Gruber, wolfgang.gruber@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6435, Raum MT 0265
Elisabeth Göbl, elisabeth.goebl@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6449, Raum MT 0250
Bernhard Weiss, Magna Powertrain
Themengebiete:
• Elektromagnetische Feldtheorie / Finite-Elemente Berechnungen
• Elektrische Antriebstechnik / Entwurf elektrischer Antriebe
Beschreibung:
Um die hohen Anforderungen an automotive Traktionsantriebe in Bezug auf Kosten, Gewicht, Leistungs- und
Drehmomentdichte zu erfüllen, sollen verschiedene Konzepte von permanentmagneterregten Vernier Motoren
untersucht werden. Bei solchen Vernier Motoren wird die Drehzahl-/Drehmomentübersetzung im Motor mittels
Flussmodulation erreicht weshalb ein Einsatz im Fahrzeug als Direktantrieb ohne weiteres Getriebe möglich
erscheint. Um die aus klassischen Vernier Motoren bekannten Nachteil dieses Maschinentyps zu umgehen,
sollen in dieser Arbeit verschiedene Radialfluss-Vernier Motortopologien untersucht werden und ihr Potential für
den Einsatz als direkte Achs- oder Radnabenmotoren bewertet werden.
Aufgaben/Ziele:
• Literaturrecherche (Topologien, Wicklungssysteme, Stator- und Rotorgeometrien)
• Bewertungsmatrix zur Gegenüberstellung von Wirkungsgrad, Leistungs- und Momentendichte
• Optimierung der Geometrie des FE-Modells zur Maximierung der Drehmomentendichte
• Dynamisches Maschinenmodell für ein vorgegebenes Drehmoment-/Drehzahlprofil
• Simulation mehrerer Zyklen und Quantifizierung der Effizienzvorteile
• Aufbau eines Prototypen und Vermessung zur Verifizierung der Simulationen
Masterarbeit
Konzeptauslegung eines Vernier Motor Achsantriebes
Ansprechpersonen: Wolfgang Gruber, wolfgang.gruber@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6435, Raum MT 0265
Elisabeth Göbl, elisabeth.goebl@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6449, Raum MT 0250
Alexander Exl, Magna Powertrain
Themengebiete:
• Elektromagnetische Feldtheorie / Finite-Elemente Berechnungen
• Elektrische Antriebstechnik / Entwurf elektrischer Antriebe
Beschreibung:
Um die hohen Anforderungen an automotive Traktionsmaschinen hinsichtlich Drehmomentwelligkeit und
Geräuschanregungen zu erreichen wird z. B. eine Schrägung des Rotors vorgenommen. Prinzipiell wird durch
die Schrägung der Kopplungsfaktor zwischen Stator und Rotor auch aufgrund von sich neu ergebenden
Streuflusspfaden gesenkt. Durch diese Streuflusspfade sinkt der verkettete PM-Fluss im Stator und die
Maschine muss für gleiches Drehmoment stärker bestromt werden. Dies erhöht die Verlustleistung in der
Statorwicklung. Weiters bilden sich axiale Kräfte auf den Rotor aus welche wiederrum nachteilig hinsichtlich
einer Geräuschanregung sein können. Im Rahmen dieser Arbeit soll auf Basis eines bestehenden
Motormodells einer permanenterregten Synchronmaschine ein analytisches Modell sowie ein
Simulationsmodell erstellt werden, das die Auswirkungen der Rotorschrägung auf verschiedenste Größen wie
z.B. auf das Drehmoment und die Verluste darstellt. Außerdem sollen die durch die Schrägung entstehenden
axialen Kräfte bestimmt werden. Abschließend sollen die erstellten Modelle mit Messungen an einem Aufbau
verifiziert und abgeglichen werden
Aufgaben/Ziele:
• Literaturrecherche zur permanenterregten Synchronmaschine
• Erstellung eines Simulationsmodells auf Basis eines bestehenden Aufbaus
• Erstellung eines analytischen Modells zur Abschätzung der Perfomance und des Einfluss der Schrägung.
• Abgleich des analytischen Modells mit dem Simulationsmodell.
• Verifizierung der Modelle durch Messungen am bestehenden Aufbau.
Ansprechpersonen: Wolfgang Gruber, wolfgang.gruber@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6435, Raum MT 0265
Elisabeth Göbl, elisabeth.goebl@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6449, Raum MT 0250
Alexander Exl, Magna Powertrain
Masterarbeit
Axialkraft- und Streuflussanalyse zufolge Rotorschrägung
Themengebiete:
• Elektromagnetische Feldtheorie / Finite-Elemente Berechnungen
• Elektrische Antriebstechnik / Entwurf elektrischer Antriebe
Beschreibung:
Um die noch vorhandenen Effizienzpotentiale am Verbrennungsmotor zu heben setzt man zunehmend auch
auf Elektrifizierung von Nebenaggregaten wie Pumpen oder Ventilen um diese so bedarfsgerecht ansteuern
zu können. Da diese Kleinantrieben im automotiven Antriebsstrang extrem kostengetrieben sind, sollen in
dieser Arbeit verschiedene Motortypen identifiziert werden, die sich besonders gut als Low-Cost Antrieb
eignen (z.B. Spaltpolmotor, etc.). In weiterer Folge sollen ausgewählte Motortopologien/-technologien für eine
konkrete Anwendung optimiert und in Bezug auf Performance, Effizienz und Kosten gegenübergestellt
werden.
Aufgaben/Ziele:
• Literaturrecherche zu Low Cost Motoren (Topologien, Wicklungssysteme, etc. )
• Bewertungsmatrix: Vergleich hinsichtlich Performance, Wirkungsgrad und Kostenpotential
• Optimierung von ausgewählten Topologien auf Basis parametrisierbarer FE-Modelle für eine konkrete
Anwendung.
• Aufbau eines Prototypen und Vermessung zur Verifizierung der Simulationen.
Ansprechpersonen: Wolfgang Gruber, wolfgang.gruber@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6435, Raum MT 0265
Elisabeth Göbl, elisabeth.goebl@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6449, Raum MT 0250
Bernhard Weiss, Magna Powertrain
Masterarbeit
Axialkraft- und Streuflussanalyse zufolge Rotorschrägung
Masterarbeit
Lagerloser Hochgeschwindigkeitsantrieb mit
2 Scheibenläufermotoren
Themengebiete:
• Lagerloser Motor / Magnetlagertechnik
• Konstruktion und Design
• Regelungstechnik
Beschreibung:
Die Entwicklung elektrischer Antriebe entwickelt sich verstärkt in Richtung kompakte, hochdrehende und
effiziente Motoren. Wie der Name lagerloser Motor schon verrät, bietet diese Form des Antriebs den Wegfall
von bei hohen Drehzahlen unerwünschten Eigenschaften, wie Schmierung, mechanische Lagerung und
Abrieb. Ein Scheibenläufermotor kann 3 Freiheitsgrade aktiv und 3 passiv stabilisieren. Um nicht nur eine
Scheibe lagern zu können, sondern auch eine Welle wird ein zweiter Motor benötigt. Im Laufe dieser Arbeit
soll mit Hilfe von 2 lagerlosen Scheibenläufermotoren ein Antriebssystem entwickelt werden, das
Drehzahlen bis 100.000 U/min und mehr zur Verfügung stellen kann und das Antriebsmoment über eine
Welle an eine Last oder ein Getriebe abgibt.
Aufgaben/Ziele:
• Einarbeitung ins Thema lagerlose Motoren
• Simulation der passiven und aktiven magnetischen Eigenschaften der Motoreinheit
• Design und Konstruktion
• Aufbau und Inbetriebnahme
• Dokumentation
Ansprechpersonen: Wolfgang Gruber, wolfgang.gruber@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6435, Raum MT 0265
Elisabeth Göbl, elisabeth.goebl@jku.at, Tel.: +43-732-2468 6449, Raum MT 0250
Masterarbeit
Hochfrequenzvermessung von ElektroblechmaterialBeschreibung
• Die Steigerung der elektrischen Frequenz bietet die Möglichkeit, die volumenbezogene bzw. massenbezogene Leistungsdichte von elektrischen Antrieben zu erhöhen. Dies bedingt allerdings auch eine zunehmende Bedeutung der Eisenverluste bezüglich der Gesamtverluste. Die Eisenverluste setzen sich aus Hysterese- und Wirbelstromverlusten im Rotor- und Statorblechpaketzusammen.
• Diese Arbeit bietet die Möglichkeit, am Institut für elektrische Antriebe und Leistungselektronik der JKU, geeignete Messkonzepte für die Charakterisierung von Elektroblech bei hohen Ummagnetisierungsfrequenzen auf Basis eines vorhandenen Messaufbaus zu erarbeiten.
• Ziel ist es dabei, die derzeitigen Limits in der Materialvermessung signifikant zu erhöhen und damit eine Charakterisierung des Materials bei hohen Ummagnetisierungsfrequenzen zu ermöglichen. Aktuell sind alle bekannten Messverfahren hier limitiert und die Ansprüche der Blechhersteller wie voestalpine als auch der Maschinenhersteller können nicht erreicht werden. Die Arbeit bietet somit die Möglichkeit, eine deutliche Erweiterung des aktuell möglichen Messbereichs zu erreichen.
Themengebiete
• Elektrische Antriebstechnik
• Materialvermessung
• Messtechnik
Zielsetzung / Aufgaben
• Literaturrecherche und praxis-relevante Untersuchungen zu• Vermessung der magnetischen Eigenschaften von Elektrobandmaterial
bei hohen Ummagnetisierungsfrequenzen
• Eisenverlusten / Möglichkeiten der Verlustreduktion
• Auswahl geeigneter Messtechnik für die Datenerfassung
• Erarbeitung eines systematischen Versuchskonzepts zur magnetischen Materialcharakterisierung bei hohen Frequenzen
• Realisierung eines Messaufbaus
• Durchführung von Messungen, Auswertung und Interpretation der Messergebnisse
• Zusammenfassung der Ergebnisse in Form einer Masterarbeit
Ansprechperson: Martin Kitzberger, martin.kitzberger_1@jku.at Tel.: +43-732-2468-6443, Raum MT 0274
Gerd Bramerdorfer, gerd.bramerdorfer@jku.at Tel.: +43-732-2468-6431, Raum MT 0261
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