M.Sc. Patrick Breining, M.Sc. Simon Decker

Motivation

Das steigende Interesse und der vermehrte Einsatz von elektrischen Kleinantrieben auf Basis von permanentmagneterregten Synchronmaschinen im Bereich der Aktorik sowie der Mikromobilität erfordert genaue Kenntnisse dieser Antriebe. Der Leistungsbereich dieser Kleinantriebe liegt dabei bei mehreren hundert Watt bis zu einem Kilowatt. Gerade der Einsatz zum Beispiel in Fahrrädern mit elektrischem Hilfsantrieb, sogenannten Pedelecs, erfordert dynamische, leistungsfähige, kompakte und hocheffiziente Antriebssysteme. Die Anforderungen der hohen Leistungsdichten können durch präzise Betrachtung der verwendeten Materialien im Motordesign optimiert werden. Die Leistungsfähigkeit und Dynamik selbst, kann durch genaue Modelle und Berücksichtigung der Maschinenparameter in der Regelung erreicht werden.

Aufgabenstellung

Im Rahmen dieser Arbeit sollen die elektrischen Kleinantriebe genauer untersucht werden. Dazu zählen die Recherche typischer Leistungsklassen und gängiger Motorenkonzepte. Auf Basis zur Verfügung gestellter typischer Geometrien sowie den recherchierten Randbedingungen sollen die anschließenden Untersuchungen aufgebaut werden. Zum einen soll durch eine Toolkette aus analytischen Berechnungen, Auslegetools sowie numerische FE-Simulationen bestehende Konzepte analysiert werden. Zum anderen soll beispielhaft ein elektrischer Traktionsmotor für ein Pedelec entworfen werden. Der Fokus der Analyse liegt dabei auf den notwendigen weichmagnetischen Werkstoffen sowie den exakten Maschinenparametern.