Verbesserte numerische Modellierung und Charakterisierung ferromagnetischer Werkstoffe und ihrer Verluste

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Kay Hameyer
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 203416626

Die präzise Abschätzung von Eisenverluste wird eine immer wichtigere Fragestellung im elektromagnetischen Design. Zurzeit werden Eisenverluste erst nach signifikanten Vereinfachungen berechnet. Für die numerische Feldberechnung werden die ferromagnetischen Materialen bisher als nicht leitend und verlustlos angenommen. Dies stellt eine sehr starke und häufig unzulässige Modellvereinfachung dar. Es ist Ziel des Forschungsvorhabens diese Lücke zu schließen. Es ist geplant eine wissenschaftliche Basis zur Analyse von Eisenverlusten für die Anwendung auf geblechte ferromagnetische Kreise zu legen. Diese hieraus resultierenden Modelle werden dann im Entwicklungsprozess elektromagnetischer Energiewandler eingesetzt. Damit wird es möglich sein, Eisenverluste genau zu bestimmen und den eigesetzten Werkstoff zu bewerten. Die inverse Fragestellung nach dem optimalen Werkstoffeinsatz lässt sich damit bearbeiten. Zukünftige Anforderungen an den Wirkungsgrads elektrischer Maschinen, z.B. nach erwartender EU Richtlinie, lassen sich damit erfüllen. Bisher existiert kein makroskopisches numerisches Materialmodel, das gleichzeitig die Vektorhysterese und eine geblechte Struktur des Magnetkreises berücksichtigt und auch eine Parameteridentifikation ermöglicht. Eine Besonderheit dieses Forschungsvorhaben ist die Etablierung eines halbphysikalischen Models als eine Zwischendarstellung von gemessenen und makroskopischen Materialeigenschaften. Das halbphysikalische Model enthält soweit wie möglich die zugrunde liegende Physik und hat zusätzliche freie Parameter, die in Messungen identifiziert werden können. Es wird erwartet, dass die Parameter dieses Modells intrinsischer und objektiver sind als die von empirischen Modellen und damit besser mit den Parametern einer Mikrostruktur übereinstimmen. Dies ermöglicht eine Interpretation von makroskopischen Simulationsergebnissen in Hinsicht auf die Mikrostruktur.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Rotationsmessplatz
• Gerätegruppe: 0150 Geräte zur Messung der magnetischen Materialeigenschaften