Analyse des Einflusses von Frequenzumrichter-Topologien und der Taktfrequenz auf Wirbelstromverluste in Permanentmagneten von permanentmagneterregten Synchronmaschinen

Umrichterbedingte Verluste in permanentmagneterregten Synchronmaschinen, vorwiegend Wirbelstromverluste, bewirken eine Erwärmung des Rotors und damit eine Erwärmung der verwendeten Permanentmagnete. Eine Erwärmung von Permanentmagneten verschiebt den Arbeitspunkt des Magneten. Wird der Magnet zu heiß so entmagnetisiert er sich permanent, die Maschine wird dadurch unbrauchbar. Je kälter der Magnet bleibt, desto höher ist die magnetische Induktion was sich positiv aus Leistungsdichten und Wirkungsgrade auswirkt. Umrichtertopologien und Taktfrequenzen haben einen signifikanten Einfluss auf die Ausprägung von zeitlichen Änderungen des magnetischen Feldes innerhalb von Permanentmagneten. Im Rahmen der Arbeit sollen diese Einflüsse anhand eines simplen Models bei einem stillstehenden Rotor untersucht werden. Durch Anpassung der Taktfrequenz und der Umrichtertopologie lässt sich Einfluss auf Stromripple in einem Elektromotor nehmen. Diese hochfrequenze Veränderung des Stromes sorgt für eine hochfrequente Änderung des magnetischen Feldes. Mit Hilfe eines einfachen magnetischen Ersatzschaltbildes, welches Sättigungseffekte berücksichtigt, soll die Veränderung des magnetischen Feldes im Luftspalt untersucht werden. Dazu muss der Umrichter modelliert werden. Die Arbeit kann, je nach Wunsch des Studierenden, neben analytischen Betrachtungen auch numerische Simulationen mit Ansys Maxwell enthalten. Aus der Veränderung der magnetischen Flussdichte können dann Wirbelstromverluste berechnet werden. Im Anschluss können Ansätze zur Reduzierung von Wirbelstromverlusten durch die Verwendung bestimmter Umrichtertopologien und Taktfrequenzen in Abhängigkeit von Rahmenbedingungen diskutiert werden.