Berechnung von Wirkungsgradkennfeldern von Asynchronmaschinen mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode

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Ein wichtiges Optimierungsziel bei der Entwicklung von Elektromotoren ist ein möglichst guter Wirkungsgrad. Bei drehzahlvariablen Maschinen, gerade im Bereich der Elektromobilität, bei denen verschiedene Lastpunkte angefahren werden, wird dieser als stationäres Kennfeld in der Drehzahl-Drehmoment-Ebene dargestellt. Der Entwicklungsingenieur muss darauf achten, dass sowohl die Mindestanforderungen an den Wirkungsgrad in verschiedenen Betriebspunkten erfüllt sind als auch darauf, das geforderte Maximaldrehmoment zu erreichen. Zu diesem Zweck muss das Kennfeld schon während der Entwurfsphase schnell und einfach berechnet werden können. In diesem Beitrag wird eine Möglichkeit aufgezeigt, die Asynchronmaschine durch geschickte Wahl der Parameterebene mit nur zwei unabhängigen Größen mathematisch vollständig und drehzahlunabhängig zu beschreiben. Auf die Verwendung von Ersatzschaltbildern oder auf die Manipulation des Rotorkreises in der numerischen Finite-Elemente Berechnung (FEM) kann bei Verwendung des beschriebenen Verfahrens verzichtet werden. Dadurch wird eine vergleichsweise einfache und genaue Berechnung ermöglicht.