Analytische Betrachtung von gewickelten Pressverbänden in Anwendung bei Axialflussmaschinen

Abstract

Zusammenfassung Permanenterregte Axialflussmaschinen weisen gegenüber Radialflussmaschinen Vorteile bezüglich der möglichen Abmessungen auf. Bis jetzt wurden vor allem Axialflussmaschinen mit einer vollen Rotorscheibe untersucht. Aufgrund von besseren magnetischen Eigenschaften sind Rotoren aus geschichtetem Elektroblech hergestellt. Radial ausgerichtet führt das zu hohen Kosten, die durch Wicklung des Elektroblechs bei denselben Eigenschaften wesentlich reduziert werden sollen. Die naive numerische Untersuchung mittels FEM scheitert an der großen Anzahl an Kontaktflächen und noch unbekanntem Einfluss der Vorspannung. Um die mechanische Vorauslegung und Nachrechnung zu ermöglichen werden hier Methoden und Vereinfachungen diskutiert, um Aussagen zur Realisierbarkeit zu erhalten. Es wird das aufgewickelte Blech nicht als archimedische Spirale gerechnet, sondern als Blechringe, die auf die Abtriebswelle aufgezogen werden. Die Abmessungen sind im Vorhinein nur teilweise bekannt und dementsprechend werden mögliche Näherungen angeführt. Zur Bewertung der Beanspruchung werden vorerst die Vorspannungen bei unendlich dünnem Elektroblech bestimmt und die Anwendbarkeit und Genauigkeit der Gleichungen bei endlich dünnem Elektroblech festgestellt. Durch diese Vorgehensweise vereinfacht sich die Berechnung erheblich und es kann während der Konstruktion auf die auftretenden Belastungen reagiert werden.