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Kühlung und Wärmemanagement von Elektromotoren

Grundlagen zur Auswahl, Dimensionierung und konstruktiven Gestaltung

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11.10.2023 10:00 - 12.10.2023 15:00

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Hollestr. 1
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Kühlung und Wärmemanagement von Elektromotoren

Die maximale Leistung, die Lebensdauer und der Wirkungsgrad von elektrischen Maschinen beziehungsweise Geräten werden maßgeblich durch das gewählte Kühlkonzept bestimmt. Der Trend zu immer höheren Leistungen bei gleichem Bauraum sowie die zunehmende Integrationsdichte erfordern zwangsläufig Verbesserungen hinsichtlich der Kühlung und bei dem Wärmemanagement. Im Rahmen der Veranstaltung werden die physikalischen Grundlagen für die Auswahl und Dimensionierung von Kühlkonzepten behandelt. Anhand von Praxisbeispielen werden Überschlagsrechnungen und detailliertere Berechnungsmethoden für luft- und flüssigkeitsgekühlte Elektromotoren vorgestellt. Diese Methoden sind aber auch auf andere technische Anlagen mit ähnlichen Temperaturbereich übertragbar.

Zum Thema

Für die Auslegung von neuen elektrischen Maschinen sowie zur Integration von fremden Elektromotoren in die eigenen Systeme sind Vorgaben oder Annahmen hinsichtlich der zu erwartenden Verluste und der möglichen Wärmeabfuhr notwendig. Um praxistaugliche Werte für das Wärmemanagement festzulegen und das passende Kühlkonzept auszuwählen, werden die Grundlagen des Wärmetransports, aber auch Wissen über die verwendeten Werkstoffe sowie die technologischen Randbedingungen vermittelt. Auf dieser Basis aufbauend, kann eine detailliertere thermische Berechnung und Optimierung der Temperaturverteilung im Antrieb erfolgen. Je nach Anwendungsfall und Aufgabenstellung können einfache Überschlagsrechnungen, Simulationen mit thermischen Ersatznetzwerken oder aufwendigeren FEM Modellen sinnvoll sein. Die Vor- und Nachteile dieser Methoden werden dazu erörtert.

Zielsetzung

Das Seminar bietet einen Überblick der wichtigsten Kühlkonzepte bei elektrischen Maschinen. Die vermittelten Kenntnisse und Methoden erlauben eine Bewertung der thermischen Verhältnisse im Motor sowie die überschlägige Dimensionierung der Kühlung ohne kommerzielle Berechnungssoftware. Kritische Aspekte in Bezug auf das Wärmemanagement können damit bereits in frühen Entwicklungsphasen identifiziert werden.

Teilnehmerkreis

Dieses Seminar richtet sich an alle Personen

  • die im Bereich der Entwicklung von Geräten und Anwendungen mit eingebauten Elektromotoren tätig sind
  • aus Entwicklungsabteilungen für den Bereich der elektrischen Maschinen
  • die sich mit der Systemintegration oder dem Vertrieb von Elektromotoren oder Antrieben beschäftigen

Programm

Seminar Tag 1, 10:00 bis 17:00 Uhr

  • Begrüßung

  • Thermische Aspekte bei elektrischen Maschinen
    • Verlustleistungen und Wärmequellen
    • Betriebsarten
    • Thermische Grenzen von Werkstoffen und Bauteilen

  • Grundlagen des Wärmemanagements
    • Wärmetransportmechanismen
    • Wärmekapazitäten
    • Einflussgrößen auf die Kühlung

  • Ausgeführte Kühlkonzepte
    • Luftgekühlte Motoren
    • Flüssigkeitsgekühlte Antriebe
    • Weitere Verfahren

  • Überschlagsrechnungen
    • Abschätzung für stationäre Fälle
    • Transiente Vorgänge
    • Fallbeispiele

  • Offene Fragen und Diskussion


Seminar Tag 2, 09:00 bis 15:00 Uhr

  • Thermische Netzwerkmodelle
    • Modellerstellung
    • Bestimmung der konzentrierten Ersatzelemente
    • Beispielrechnungen

  • Modellierung konvektiver Wärmeübergänge
    • Ähnlichkeitsgesetze
    • Experimentelle Herangehensweise

  • Gestaltung von Wärmeübergängen und Kühlsystemen
    • Kontaktflächen und Kühlkörper
    • Lüfter und Flüssigkeitskreisläufe

  • Neue Kühlkonzepte und Forschungstrends
    • Konstruktive Ansätze
    • Verbesserte Werkstoffe
    • Optimierungsverfahren

  • Offene Fragen und Diskussion


Weitere Informationen entnehmen Sie dem Flyer-Download oder besuchen Sie uns im Digitalen Campus

Weiterführende Links zu "Kühlung und Wärmemanagement von Elektromotoren"

Referenten

Dr.-Ing. Tobias Heidrich

Technische Universität Ilmenau

Dr.-Ing. Tobias Heidrich ist wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachgebiet Kleinmaschinen an der Technischen Universität Ilmenau. Dort forscht und lehrt er auf dem Gebiet der Auslegung sowie messtechnischen Untersuchung elektrischer Maschinen. Nach der Promotion gründete er die Firma Elektromotorentechnik Ilmenau GmbH, die sich mit der Entwicklung von rotierenden Maschinen befasst.

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