Analytische und numerische Verfahren zur Beschreibung von Wirbelstromeffekten in elektrischen Maschinen

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Vorgestellt werden zunächst analytische Berechnungsverfahren, mit denen Wirbelstromverluste in den Permanentmagneten permanentmagneterregter Synchronmaschinen bestimmt werden können. Diese unterscheiden sich von bekannten Verfahren dadurch, dass die endliche Länge und Breite der Magnete und ihre Segmentierung in voneinander elektrisch isolierte Bereiche unter Berücksichtigung der korrekten Rückwirkung berechnet werden. Dies trägt insbesondere Anwendungen mit großen Polteilungen oder hohen Frequenzen Rechnung, bei denen eine von der üblichen Literatur abweichende Verlustcharakteristik nachgewiesen werden kann.

Im weiteren Verlauf wird die Abschirmung hochpermeabler elektrisch leitfähiger Bereiche gegen äußere Felder untersucht. Durch Einsatz der magnetischen Reynoldszahl sind dabei allgemeine Aussagen über das Schirmungsverhalten möglich. Daran anschließend werden analytische Verfahren zur Untersuchung der Endeffekte vorgestellt.

Der letzte Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines (Oberflächen-)Verfahrens, zur transienten numerischen Berechnung von Wirbelstromeffekten in hochpermeablen Gebieten auf Basis der Finite-Elemente-Methode.