Vektor-Hysterese Modellierung von ferromagnetischen Materialien

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Kay Hameyer
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 373150943

Das Vektor-Hysterese Verhalten ferromagnetischer Materialien spielt eine entscheidende Rolle für die Auslegung und Optimierung elektrischer Maschinen und Magnetaktuatoren. Zurzeit können Fragestellungen wie z.B. Einbußen der Leistungsfähigkeit elektromagnetischer Energiewandler aufgrund von Entmagnetisierungseffekten in Permanentmagneten, reduzierter Stelldynamik sowie auftretender Eisenverluste in der Leistungselektronik oder rotierenden elektrischen Maschinen auf Basis herkömmlicher Materialmodelle gar nicht oder nur mit großen Vereinfachungen in eingeschränkten Betriebsbereichen beantwortet werden.Im Rahmen dieses Vorhabens sollen Vektor-Hysterese Modelle in Finite Elemente (FE) Simulationen integriert werden, um eine FE-basierte ortsaufgelöste Magnetfeld- und Eisenverlustberechnung ohne Einschränkungen der untersuchten Betriebsbedingungen zu ermöglichen. Sowohl primale als auch duale Vektor-Hysterese Modelle werden dabei vom industriellen Forschungspartner Bosch in sein hauseigenes FE-Tools Edyson integriert und abschließend durch praktische Anwendungsfallbeispiele mit zunehmender Komplexität (von ein-dimensionalen zu drei-dimensionalen Problemen) validiert.Parallel dazu können die Vektor-Hysterese Modelle vom IEM in das hauseigene FE-Tool iMOOSE integriert und ebenfalls durch praktische Anwendungsfallbeispiele mit zunehmender Komplexität (von ein-dimensionalen zu drei-dimensionalen Problemen) validiert werden. Dies ermöglicht dann im Anschluss einen Quervergleich beider Feldberechnungskonzepte.Während die primalen Vektor-Hysterese Modelle auf den Vorarbeiten im Rahmen des DFG-Vorgängerprojektes basieren und somit an den industriellen Forschungspartner Bosch transferiert werden, sind die möglicherweise notwendige Weiterentwicklung der primalen Vektor-Hysterese Modelle sowie die Konstruktion geeigneter dualer Vektor-Hysterese Modelle Gegenstand der kooperativen Zusammenarbeit im Rahmen des beantragten Transferprojektes.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: Robert Bosch GmbH; Zentralbereich Forschung und Entwicklung