ISBN 9783843905404

978-3-8439-0540-4, Reihe Elektromaschinenbau

Masen Al Nahlaoui
Analyse der elektromagnetisch erregten Statorschwingungen und Schallabstrahlung von Drehstromasynchronmaschinen unter Einsatz der Finiten-Elemente-Methoden

179 Seiten, Dissertation Technische Universität Dortmund (2011), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Vorausberechnung der Schallabstrahlung von Asynchronmaschinen erfährt seit mehreren Jahrzehnten große Beachtung, um eine kostengünstigere und zielgerichtetere Entwicklung zu realisieren. Hierfür werden heutzutage weitestgehend analytische Methoden angewendet. In dieser Arbeit wird der vollständig numerische Weg mittels der modernen Finite-Elemente-Methoden beschritten. Ziel ist es, die Geräusche bis zu einer Frequenz von 10 kHz zu ermitteln.

Zunächst werden die theoretischen Grundlagen sowohl der analytischen als auch numerischen Methode erläutert. Daraufhin folgt eine Beschreibung der verwendeten Berechnungsprogramme. Darauf aufbauend werden die Kräfte, die auf das Blechpaket der Maschine wirken, mithilfe eines 2D-FE-Modells berechnet. Diese werden in Drehwellen zerlegt, die mit denen aus einer analytischen Berechnung verglichen werden.

Die zuvor ermittelten Kräfte -sowohl numerisch als auch analytisch- werden im nächsten Schritt auf ein sehr detailliertes mechanisches 3D-FE-Modell aufgeprägt. Außerdem werden die Antworten des Systems bei Kraftwellen mit verschiedenen Ordnungszahlen und Frequenzen untersucht. Das Modell wird durch die Gegenüberstellung einer numerischen und experimentellen Modalanalyse verifiziert.

Im letzten Schritt wird mithilfe eines akustischen 3D-FE-Modells die Schallabstrahlung ermittelt. Dabei werden die Schwingungen zugrunde gelegt, die aus den numerisch und analytisch ermittelten Kräften resultieren. Auch hier werden die Ergebnisse durch den Vergleich mit den gemessenen Geräuschen bewertet.