In dieser Arbeit wird die elektromagnetische und strukturdynamische, numerische Simulation mittels FEM der als Lenkhilfeantrieb im Kfz eingesetzten Asynchronmotor (ASM) dargelegt. Dabei wird nach der Erläuterung der Funktionsweise der elektrischen Servolenkung und der ASM zunächst die elektromagnetische Simulation und Optimierung einer ASM vorgestellt. Es werden das mittlere Drehmoment, die maximale Drehmomentwelligkeit und die Oberflächenkraftdichte ausgewertet. Auf der Basis dieser Größen werden die Auswahl der günstigsten Rotornutzahl und die Optimierung der Rotorschrägung und der Statorzahngeometrie vorgenommen. Teil der Untersuchungen ist eine Gegenüberstellung von 2- und 3-dimensionaler FEM-Simulation. Im Anschluss werden die Einflüsse von Fertigungstoleranzen und -fehlern elektromagnetisch untersucht. Die verschiedenen möglichen exzentrischen Bewegungen des Rotors, der Einfluss von Lufteinschlüssen in den Rotorstäben (Lunkern) und die Auswirkungen von Wuchtkerben in den Rotor- und Stanzkerben in den Statorzähnen sind Gegenstand der Analyse der genannten drei Auswertungsgrößen. Schließlich wird die ASM strukturdynamisch mittels FEM numerisch simuliert. Diese Simulation basiert auf einer neuartigen Transformationsmethode, die die Oberflächenkraftdichte an den Statorzähnen aus einem 2-dimensionalen, elektromagnetischen Modell auf ein 3-dimensionales, mechanisches Modell überträgt. Diese Methode wird erläutert und mithilfe von 3-dimensionaler Anregung und anhand von Messdaten verifiziert. Die Verformungsmoden, die Differenzverformung, das Körperschallmaß und der Körperschallpegel werden als Bewertungskriterien verwendet. Mit diesen Kriterien wird die ASM mit optimierter Statorzahngeometrie analysiert. Die Analyse der strukturdynamischen Resultate umfasst die Bewertung der Einflüsse der verschiedenen oben genannten fertigungsbedingten Fehlstellen in der Maschine. Die Arbeit schließt mit einer Bewertung und einer Zusammenfassung.
Numerische Berechnung und Optimierung einer Asynchronmaschine mit Käfigläufer zur elektrischen Lenkunterstützung im Kfz
Numerical calculation and optimization of an squirrle cage induction motor for the automotive steering support
2005
156 Seiten, Bilder, Tabellen, 160 Quellen
Theses
German
Lageranordnung für eine Schneckenwelle einer elektrischen Lenkunterstützung
European Patent Office | 2021
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