Thermisches Modell einer elektrischen Maschine basierend auf der Anwendung inverser Methoden
Daniel Kühbacher
Die Arbeit beschäftigt sich mit einem neuartigen thermischen Netzwerkmodell für elektrische Maschinen, insbesondere permanentmagneterregten Synchronmaschinen mit Wassermantelkühlung, die als Antriebsmaschine in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden. Das thermische Modell wird unter dem Gesichtspunkt entwickelt,dass damit im Sinne einer inversen Methode ungenaue Verlustdaten und Modellparameter, wie z.B. Wärmeübergangskoeffizienten, auf Basis entsprechender Messdaten rekonstruiert werden können. Der besondere Fokus liegt dabei auf der Rekonstruktion der Ummagnetisierungsverluste, deren genaue Berechnung oft sehr schwierig ist. Das Modell wird wir dazu so aufgebaut, dass ein detaillierter Vergleich mit Messdaten an klar definierten Messpositionen möglich ist. Zur Behandlung von Kupferverlusten unter Berücksichtigung des Proximity-Effekts wird ein Ansatz eingeführt, der die Erhöhung und die Verschiebung der Verluste durch die Stromverdrängung erfasst und ei ne modifizierte Skalierung der Verluste mit der Temperatur beinhaltet. Mithilfe von FEM-Simulationen wird gezeigt, dass dieser Ansatz die Genauigkeit bei der Berechnung der Temperaturen entscheidend verbessert. Weiter wird das bekannte Modell für die Berechnung der äquivalenten Wärmeleitfähigkeit in der Nut mittels eines homogenen Ersatzkörpers dahingehend erweitert, dass die Fehlstellen in der Imprägnierung berücksichtigt werden. Das inverse Problem wird in einer numerischen Studie umfangreich untersucht. Es werden dabei günstige Vorgehensweisen herausgearbeitet, um Verluste möglichst robust und genau aus gegebenen Temperaturkurven zu rekonstruieren. An einem Beispiel wird demosntriert, dass die Eisenverluste mit einer Abweichung von 6 Prozent gegenüber einer entsprechenden FEM-Simulation rekonstruiert werden können.
