Manuel Islam, M.Sc.

Der Automobilsektor durchläuft einen drastischen Wandel, bei dem elektrifizierte Antriebsstränge zunehmend die herkömmlichen Verbrennungsmotoren ersetzen. Dementsprechend ändern sich auch die Anforderungen und Herausforderungen bei der Entwicklung elektrischer Antriebsstränge. Die akustischen Charakteristik eines elektrischen Antriebsstrangs, insbesondere des Elektromotors, eröffnen neue Herausforderung, da die breitbandige akustische Maskierung durch den Verbrennungsmotor nicht mehr gegeben ist. Zudem fällt der Betrieb einer solchen elektrischen Maschine in einen Frequenzbereich, der für das menschliche Ohr besonders empfindlich ist und im Allgemeinen als unangenehm und störend empfunden wird.

Neben dem Rotor, trägt insbesondere der Stator einer elektrischen Radialflussmaschine zur Geräuschemission bei. Eine wesentliche Ursache für diese Geräusche und Schwingungen sind die inhärenten elektromagnetische Kraft der elektrischen Maschinen. Wahrnehmbare Vibrationen und somit akustische Geräusche treten auf, wenn die Frequenz und die Form der erregenden elektromagnetischen Kraft mit der Eigenfrequenz und dem Mode des Stators übereinstimmen.

Daher ist die Kenntnis der strukturdynamischen Parameter, die die Eigenfrequenz und die Modenformen des Stators beeinflussen, ein wichtiger Aspekt im Entwicklungsprozess. Die Durchführung einer experimentellen Modalanalyse (EMA) ist entscheidend für die Gewinnung solcher Erkenntnisse, da anschließend diese weiter in die numerische Analyse einfließen können. Auf diese Weise werden die Modellierungsmethoden weiterentwickelt und die Vorhersagequalität der numerischen Modelle verbessert. Aufgrund der begrenzten Forschungsaktivitäten, die den Einfluss der Temperatur berücksichtigen, bleibt abzuwarten, wie sich ein Stator ohne Wicklung und damit das Blech bei erhöhten Temperaturen strukturdynamisch verhält. Auch ist es fraglich, ob die zusätzliche Statorwicklung das strukturdynamische Verhalten bei höheren Temperaturen beeinflusst.

Daher besteht ein besonderer Bedarf, eine Modellierungsmethodik für die Lamination und die Wicklung zu entwickeln, die die Temperatureffekte darstellen kann. Ziel ist es die entsprechende Berücksichtigung genannter Einflüsse und die Bereitstellung einer Modellierungsmethodik, um Vorhersagequalität beim virtuellen Prototyping von elektrischen Maschinen zu verbessern.