Es werden numerische Verfahren entwickelt, die zur Berechnung des magnetischen, elektrischen und mechanischen Verhaltens von Klauenpolgeneratoren eingesetzt werden können. Deartige Generatoren werden vorwiegend zur Erzeugung der elektrischen Energie in Kraftfahrzeugen verwendet. Zunächst wird das magnetostatische Feld mit Hilfe dreidimensionaler finiter Elemente im Leerlauf und unter Last berechnet. Dabei wird das nichtlineare Materialverhalten des Eisens berücksichtigt. Die Klemmenspannung und der Klemmenstrom werden im Lastfall mit Hilfe des Zeigerdiagramms der Grundschwingungen ermittelt. Zur Überprüfung der Rechnungen werden verschiedene Baugrößen von Klauenpolgeneratoren experimentell untersucht. Dabei zeigte sich eine gute Übereinstimmung zwischen den Rechnungen und Messungen. Ausgehend vom Luftspaltfeld wird ferner ein neues Ersatzschaltbild des Klauenpolgenerators entworfen, mit dem die Zeitverläufe der Klemmenspannung und des Klemmenstroms bestimmt werden können. Das Ersatzschaltbild berücksichtigt alle wesentlichen Elemente des Kraftfahrzeugbordnetzes, wie z.B. die B6-Gleichrichterbrücke. Am Beispiel einer ausgewählten Maschine werden verschiedene Schaltungsvarianten dieser Gleichrichterbrücke (Sternschaltung, Dreieckschaltung) miteinander verglichen und die Wirkung von Zusatzdioden untersucht. Zur Optimierung des Wirkungsgrades wird eine Leistungsbilanz aufgestellt und es werden die verschiedenen Verlustanteile getrennt betrachtet. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit ist die Minimierung des magnetschen Geräusches unter Verwendung eines Verfahrens zur Berechnung der lokalen Kraftdichte. Dabei wird die Kraftdichteverteilung an der Ständeroberfläche für verschiedene Betriebszustände ermittelt und aus den Zeitfunktionen dieser Kräfte die anregenden Kräfte nach Größe und Frequenz bestimmt. Das Berechnungsverfahren wird mit Hilfe der Globalkraft und des Drehmoments bewertet. Schließlich werden in der Arbeit verschiedene Verfahren zur Steigerung der elektrischen Leistung des Klauenpolgenerators vorgestellt.
Numerische Verfahren zur Berechnung und Auslegung von Drehstrom-Klauenpolmotoren
Numerical methods for calculation and design of three-phase claw pole generators
1996
174 Seiten, Bilder, Tabellen, 76 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Kraftfahrzeug , Drehstromgenerator , Berechnungsverfahren , magnetischer Kreis , Feldberechnung , Methode der finiten Elemente , Ersatzschaltbild , Läufer (elektrische Maschine) , Ständer (elektrische Maschine) , Luftspalt , mathematisches Modell , Magnetisierungskennlinie , Simulationsmodell , Gleichrichter , Brückenschaltung , Sternschaltung , Dreieckschaltung , Eisenverluste , Kraft , Drehmoment , Permanentmagnet , Optimierung , Pol (elektrische Maschine) , Streufeld , Fourier-Transformation
Numerische Berechnung der Wirbelstromverluste von Drehstrom-Klauenpolgeneratoren
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