Ingenieurbüro Richard Bernauer
Elektrische Antriebe finden in vielen Bereichen Anwendung. Vor allem in der Automobilindustrie hat in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung stattgefunden. Aber auch in der Luftfahrttechnik wird verstärkt auf elektrische Antriebssysteme gesetzt. Während im Automobilbereich Kosten und Wirkungsgrad im Fokus stehen, wird in der Luftfahrt auf Leistungsdichte und Redundanz Priorität gesetzt.
Systembetrachtung
Die Auswahl der elektrischen Maschine kann nur mit Blick auf das Gesamtkonzept erfolgen. Verschiedene Randbedingungen wie die Wahl des Kühlungssystem haben einen entscheidenden Einfluss auf Größe und Leistungsfähigkeit der Maschine, aber auch auf die Zuverlässigkeit. Weitere Kriterien sind Direktantrieb oder die Verwendung eines Getriebes und Festlegung der Maschinenart. Zum Beispiel mit oder ohne Permanentmagnete.
Wicklungsauslegung
Nach Festlegung des Maschinenkonzepts gilt es die richtige Topologie zu finden. Zunächst muss zwischen konzentrierter und verteilter Wicklung entschieden werden. Gerade die Wellenwicklung bietet hier einen hohen Füllgrad mit Kupfer, der zur Minimierung der Verluste entscheidend beitragen kann. Gleichzeitig wird die Wickelkopfhöhe auf ein Minimum beschränkt. Ebenso kann ein sehr gutes Geräuschverhalten erzielt werden.
Simulation
Für fast jede Art der Entwicklung induktiver Systeme ist es erforderlich das magnetische Verhalten mittels der Finite Elemente Methode (FEM) zu berechnen. Dazu gehören die dynamischen Eigenschaften wie Strom- und Spannungsverläufe, aber auch die Bestimmung von Wirbelstromverlusten. Diese können einen entscheidenden Einfluss bei der thermischen Simulation hervorrufen.
Induktive Bauelemente
Für die Entwicklung von induktiven Bauelementen ist oft sinnvoll eine elektromagnetische Simulation durchzuführen, um ein optimiertes Verhalten hinsichtlich Größe und Verluste zu erreichen. Besonders Planartransformatoren lassen sich gut und effektiv mittels FEM berechnen.