%0 Thesis %1 JiahaoXu.02.12.2020 %A Xu, Jiahao %C Stuttgart %D 2020-12-02 %E Waldhof, Marcel %E Schmid, Martin %I Institut für elektrische Energiewandlung %K Eisenverluste Permanentmagnet-Verluste Permanentmagnete Wirbelstromverluste iew_stua_em %T Hybride Berechnungsmethode der Wirbelstromverluste im Permanentmagneten %X Seit ihrer Erfindung im letzten Jahrhundert sind permanenterregte Synchronmaschinen (PMSM) insbesondere im Bereich der industriellen Antriebstechnik aufgrund vieler ihrer einzigartigen Vorteile sehr beliebt. Dennoch ist das Betriebsverhalten der Maschinen auch durch nicht zu vernachlässigende Energieverluste in den Permanentmagneten gekennzeichnet, die zur Entmagnetisierung und damit zu Maschinenausfällen führen können. Von allen Arten der magnetischen Verluste gewinnt die Untersuchung der Wirbelstromverluste in Permanentmagneten zunehmend an Bedeutung. Zu diesem Zweck ist das numerische Verfahren mithilfe der Finite Elemente Methode (FEM), das heute in vielen Ingenieurprogrammen integriert ist, am weitesten verbreitet. Trotz der hohen Genauigkeit der Simulationsergebnisse erfordert sie aber auch einen immensen Rechenaufwand. Seit Jahrzehnten werden parallel dazu auch verschiedene analytische Methoden entwickelt, um das numerische Verfahren zu ersetzen oder die aus den Simulationsverfahren gewonnenen Ergebnisse zu ergänzen. In dieser Arbeit wird eine hybride Methodik mit einer Kombination aus beiden Methoden entwickelt: Nach der stationären statt transienten Simulation in COMSOL werden die Simulationsergebnisse über den LiveLink for MATLAB nach MATLAB übertragen, wo die entwickelte Berechnungsmethodik durch Programmierung implementiert wird. Die Methodik ermöglicht Berechnung sowohl der Wirbelstromdichten als auch der volumenspezifischen Wirbelstromverlustleistung einzelner FEM-Elemente und damit der gesamten Wirbelstromverluste des Modells. Um die allgemeine Wirksamkeit der Methodik für alle Arten von PMSMn zu validieren, wird sie in der Arbeit zur Berechnung der Wirbelstromverluste von zwei 3D-Modellen verwendet, die jeweils einer Radialflussmaschine (RFM) und einer Axialflussmaschine (AFM) entsprechen. Durch den Vergleich der Berechnungsergebnisse mit den Ergebnissen aus transienten Simulationen erreicht die Methodik nachweislich eine hohe Genauigkeit. Gleichzeitig realisiert die Methodik eine deutliche Reduzierung des Rechenaufwands und der Laufzeit. %Z Forschungsarbeit

@mastersthesis{JiahaoXu.02.12.2020, abstract = {Seit ihrer Erfindung im letzten Jahrhundert sind permanenterregte Synchronmaschinen (PMSM) insbesondere im Bereich der industriellen Antriebstechnik aufgrund vieler ihrer einzigartigen Vorteile sehr beliebt. Dennoch ist das Betriebsverhalten der Maschinen auch durch nicht zu vernachl{\"a}ssigende Energieverluste in den Permanentmagneten gekennzeichnet, die zur Entmagnetisierung und damit zu Maschinenausf{\"a}llen f{\"u}hren k{\"o}nnen. Von allen Arten der magnetischen Verluste gewinnt die Untersuchung der Wirbelstromverluste in Permanentmagneten zunehmend an Bedeutung. Zu diesem Zweck ist das numerische Verfahren mithilfe der Finite Elemente Methode (FEM), das heute in vielen Ingenieurprogrammen integriert ist, am weitesten verbreitet. Trotz der hohen Genauigkeit der Simulationsergebnisse erfordert sie aber auch einen immensen Rechenaufwand. Seit Jahrzehnten werden parallel dazu auch verschiedene analytische Methoden entwickelt, um das numerische Verfahren zu ersetzen oder die aus den Simulationsverfahren gewonnenen Ergebnisse zu erg{\"a}nzen. In dieser Arbeit wird eine hybride Methodik mit einer Kombination aus beiden Methoden entwickelt: Nach der station{\"a}ren statt transienten Simulation in COMSOL werden die Simulationsergebnisse {\"u}ber den LiveLink for MATLAB nach MATLAB {\"u}bertragen, wo die entwickelte Berechnungsmethodik durch Programmierung implementiert wird. Die Methodik erm{\"o}glicht Berechnung sowohl der Wirbelstromdichten als auch der volumenspezifischen Wirbelstromverlustleistung einzelner FEM-Elemente und damit der gesamten Wirbelstromverluste des Modells. Um die allgemeine Wirksamkeit der Methodik f{\"u}r alle Arten von PMSMn zu validieren, wird sie in der Arbeit zur Berechnung der Wirbelstromverluste von zwei 3D-Modellen verwendet, die jeweils einer Radialflussmaschine (RFM) und einer Axialflussmaschine (AFM) entsprechen. Durch den Vergleich der Berechnungsergebnisse mit den Ergebnissen aus transienten Simulationen erreicht die Methodik nachweislich eine hohe Genauigkeit. Gleichzeitig realisiert die Methodik eine deutliche Reduzierung des Rechenaufwands und der Laufzeit.}, added-at = {2022-10-25T14:13:37.000+0200}, address = {Stuttgart}, annote = {{Forschungsarbeit}}, author = {Xu, Jiahao}, biburl = {https://puma.ub.uni-stuttgart.de/bibtex/2c9b209ce16cbe8c46e5c277775bf3b71/iew_homepage}, editor = {Waldhof, Marcel and Schmid, Martin}, editortype = {collaborator}, file = {Xu 02.12.2020 - Hybride Berechnungsmethode der Wirbelstromverluste:S\:\\Mitarbeiter\\01_Bibliothek\\01_Literatur\\Citavi Attachments\\Xu 02.12.2020 - Hybride Berechnungsmethode der Wirbelstromverluste.pptx:pptx;Xu 02.12.2020 - Hybride Berechnungsmethode der Wirbelstromverluste:S\:\\Mitarbeiter\\01_Bibliothek\\01_Literatur\\Citavi Attachments\\Xu 02.12.2020 - Hybride Berechnungsmethode der Wirbelstromverluste.pdf:pdf}, interhash = {8dfd908f40955b86a0ee79a3a71452ff}, intrahash = {c9b209ce16cbe8c46e5c277775bf3b71}, keywords = {Eisenverluste Permanentmagnet-Verluste Permanentmagnete Wirbelstromverluste iew_stua_em}, publisher = {Institut f{\"u}r elektrische Energiewandlung}, school = {{Universit{\"a}t Stuttgart}}, timestamp = {2022-10-25T12:14:06.000+0200}, title = {{Hybride Berechnungsmethode der Wirbelstromverluste im Permanentmagneten}}, year = {2020-12-02} }