Methodik zur Bestimmung von optimalen Messpunkten bei der strukturdynamischen Vermessung elektrischer Maschinen

Hameyer

2022

ZusammenfassungNach dem Stand der Technik ist es nicht möglich, die Geräuschcharakteristik eines elektrischen Antriebsstrangs mit zufriedenstellender Genauigkeit vorherzuberechnen. Eine Herausforderung stellt die strukturdynamische Beschreibung und insbesondere die Dämpfungsmodellierung dar. Ursache sind die verschiedenen zum Teil nicht linearen Mechanismen, welche zur Dämpfung beitragen. Unter anderem sind hier die Materialdämpfung, Schallabstrahlung und Fügestellendämpfung zu nennen. In dieser Arbeit werden für eine mögliche EMKS geeignete modale Dämpfungen am Beispiel von Aluminiumkörpern berechnet, indem die Beiträge durch Materialdämpfung und Schallabstrahlung unabhängig betrachtet werden. Auf Herausforderungen der Dämpfungsmessung zur Validierung wird im Detail eingegangen. Der Fehler durch die Modellierung eines nicht proportionalen Systems durch proportionale Dämpfung wird anhand einer berechneten FRF abgeschätzt. Die Methode ist für orthotrope Materialien anwendbar und kann prinzipiell auch Fügestellendämpfung abdecken.

Die Messung und Berechnung modaler Dämpfungen als Näherungsbeschreibung realer Systeme

Jaeger

Hameyer

2022

Strukturdynamische Werkstoffdämpfung von Blechpaketen elektrischer Maschinen

Jaeger

Groschup

et al. 2022

ZusammenfassungFür die Modellierung des akustischen Verhaltens von elektrischen Antrieben werden präzise mechanische Werkstoffmodelle insbesondere für das Rotor- und Statorblechpaket benötigt. Die Modellierung der Werkstoffdämpfung spielt dabei eine entscheidene Rolle. Häufig werden zur Abbildung der Dämpfung Ergebnisse von experimentellen Modalanalysen, die an einem Prototyp durchgeführt werden, genutzt. Diese Ergebnisse erlauben nach aktuellem Stand der Technik keine Übertragbarkeit und Vorhersage für elektrische Maschinen. Des Weiteren zeigen die Messungen, dass neben den Steifigkeitseigenschaften eines Blechpakets auch die Dämpfungseigenschaften aufgrund des Aufbaus richtungsabhängig sind. In dieser Arbeit wird deshalb ein werkstoffspezifisches Dämpfungsmodell auf Basis einer analytischen Homogenisierung hergeleitet. Wie anhand von Messungen für ein exemplarisches Statorblechpaket gezeigt wird, kann mit diesem Modell die Richtungsabhängigkeit der Werkstoffdämpfung abgebildet werden. Das Modell ermöglicht zudem eine Übertragbarkeit und die Vorhersage für andere Maschinen.

Robotergestützte 3D-Laser-Doppler-Vibrometrie zur experimentellen Modalanalyse von elektrischen Maschinen

Berft

Hameyer

2023

ZusammenfassungDie Modellierung des strukturdynamischen Verhaltens von elektrischen Maschinen ist herausfordernd. Insbesondere die präzise Modellierung der Dämpfung ist nach dem Stand der Technik nicht möglich. Es werden deshalb häufig experimentelle Modalanalysen zur Dämpfungsschätzung genutzt. In dieser Arbeit werden erstmalig vollflächige 3D-Laser-Doppler-Vibrometer-Messungen an einer elektrischen Maschine durchgeführt. Diese erlauben im Vergleich zu herkömmlichen Beschleunigungssensoren eine Modellkorrelation auch im höheren Frequenzbereich. Bei der Modellbildung spielt die Abbildung von Fügestellen eine entscheidende Rolle. Deshalb werden zwei Modellierungsansätze mit den Messergebnissen verglichen. Weiter wird auf Herausforderungen bei der Extraktion von modalen Parametern bei der Vermessung mit Laser-Doppler-Vibrometern eingegangen, und es werden erste Lösungsmöglichkeiten vorgeschlagen.