Ein Beitrag zur Effizienzsteigerung von elektromechanischen Antrieben, basierend auf einem mathematischen Modell ferrofluidaler Strömungen

Media type: E-Book; Thesis

Title: Ein Beitrag zur Effizienzsteigerung von elektromechanischen Antrieben, basierend auf einem mathematischen Modell ferrofluidaler Strömungen

Contributor: Steinmeier, René [Author]; Zimmermann, Klaus [Degree supervisor]; Naletova, Vera A. [Degree supervisor]; Ströhla, Tom [Degree supervisor]

Corporation: Technische Universität Ilmenau ; Universitätsverlag Ilmenau

Published: Ilmenau: Universitätsverlag Ilmenau, 2021
Ilmenau: Universitätsbibliothek, 2021

Extent: 1 Online-Ressource (XXIII, 120 Seiten); Diagramme, Illustrationen

Language: German

DOI: 10.22032/dbt.48855

Identifier:

RVK notation: ZN 8280 : Elektrische Antriebe allgemein

Keywords: Antrieb > Elektromechanisches Bauelement > Effizienz > Magnetische Flüssigkeit > Magnetorheologische Flüssigkeit > Taylor-Couette-Strömung > Navier-Stokes-Gleichung > Mathematisches Modell
Elektromechanik > Elektroantrieb > Rheologische Eigenschaft > Navier-Stokes-Gleichung > Taylor-Couette-Strömung

Origination:

University thesis: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2020

Footnote:

Description: Der Gegenstand der Arbeit ist die Effizienzsteigerung von elektromechanischen Antrieben durch magnetisch kontrollierbare Fluide, basierend auf einem mathematischen Modell ferrofluidaler Strömungen unter Einbeziehung des Magnetfeldes und des Wärmestromes. Eine umfassende Analyse des Standes der Technik gibt einen Überblick über magnetische und rheologische Flüssigkeiten und zeigt die Anwendungsmöglichkeiten magnetisch kontrollierbarer Fluide. In Voruntersuchungen wird der kraftverstärkende Einfluss des Ferrofluids im Luftspalt eines Eisenkreises dargestellt und mittels des FEM-Simulationswerkzeuges COMSOL nachgebildet und berechnet. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der mathematisch-mechanischen Modellierung, bei der das Taylor-Couette-System die Basis bildet und die Navier-Stokes-Gleichungen das Strömungsverhalten im System beschreiben. Berechnungen zum Geschwindigkeitsfeld bei konstanter und variabler Viskosität werden durchgeführt und ein Temperaturmodell, angenähert an das Verhalten des Elektromotors, analytisch hergeleitet. Nach den theoretischen Untersuchungen am Taylor-Couette-Modell als Abstraktionsstufe für einen Elektromotor folgt die experimentelle Evaluierung am Prototyp einer ferrofluidunterstützten permanenterregten Synchronmaschine. Dem konstruktiven Entwicklungsprozess folgend, wird eine simulative Berechnung des Prototyps mit der FE-Software COMSOL durchgeführt. Die Messergebnisse zum Erwärmungs- und Dauerlauf werden detailliert dargestellt. Das Ferrofluid ist in diesem genannten Kontext ein effizienzsteigerndes Element. Im letzten Teil der Arbeit wird eine innovative Entwicklung vorgestellt, bei dem, im Unterschied zu dem Antrieb aus den Kapiteln 3 und 4, eine magnetisch kontrollierbare rheologische Flüssigkeit ein funktionsbestimmendes Element ist. Die modellbasierte Untersuchung und die Prototypenbeschreibung sowohl eines rotatorischen, als auch translatorischen Antriebes schließen die Arbeit ab.

Access State: Open Access

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