Calculation methods for eddy current losses with the example of a permanent magnet excited synchronous machine inside the threshing cylinder of a combine harvester

Electrical drives become more and more interesting for many applications in mobile machines including farming equipment. In this paper, the electromagnetic design of a threshing cylin der for an electrical combine harvester with a function-fitted external rotor and an inner stator is shown. Special attention will be paid to the calculation of the eddy current losses within the magnets through different FEM methods. The influence on the losses of segmentation of magnets in tangential and axial directions is shown

Keramikähnliche Kompositsysteme für die Wicklungsisolation elektrischer Maschinen

Die Steigerung der elektromagnetischen Ausnutzung elektrischer Maschinen ist im Wesentlichen durch eine Erhöhung des Strombelages möglich. Die Belastungsgrenze resultiert u. a. aus der maximal zulässigen Temperatur der Wicklungsisolation. Aus der geringen spezifischen thermischen Leitfähigkeit herkömmlicher Isolierwerkstoffe resultieren große Temperaturgradienten im Wicklungsquerschnitt und es kommt zur Bildung von Hotspots z. B. in den Wicklungsköpfen. Im Beitrag werden die Entwicklung und die Charakterisierung von Polysiloxan-Kompositen mit keramischen Füllstoffen vorgestellt. Im Vergleich zu herkömmlichen Isoliermaterialen kann die spezifische thermische Leitfähigkeit damit etwa um den Faktor fünf gesteigert werden. Die Materialien werden für die Herstellung der Hauptisolation des Elektroblechpaketes in einem Tauchprozess sowie die Vakuum-Imprägnierung der Wicklung eingesetzt. Für einen elektrischen Radnabenantrieb werden die erwartete Wicklungstemperaturreduzierung und die daraus resultierende mögliche Leistungsdichtesteigerung diskutiert.The increase of the electromagnetic utilisation of electrical machines is essentially achievable by increasing the electric load. The power limit results from the maximum permissible temperature of the winding insulation. The low specific thermal conductivity of conventional insulating materials results in large temperature gradients in the winding cross section and the appearance of hotspots in the end windings. The paper discusses the development and characterisation of polysiloxane composites with ceramic fillers. Compared to conventional insulating materials, therewith the specific thermal conductivity can be increased by a factor of five. The materials are used for the production of the main insulation of the laminated core in a dipping process and the vacuum impregnation of the winding. For an electric wheel hub motor, the expected winding temperature reduction and the possible power density increase are discussed

Legislative Documents

Also, variously referred to as: House bills; House documents; House legislative documents; legislative documents; General Court documents

Elektrische Antriebe in mobilen Arbeitsmaschinen: Berechnungsverfahren für Wirbelstromverluste in Magneten als Beispiel der Forschung an aktuellen elektrischen Maschinen

Neue elektrische Antriebskonzepte ermöglichen es, eine hohe Funktionalität in einem eingeschränkten Bauraum unterzubringen. Damit steigt auch in der Landwirtschaft das Interesse an elektrischen Antrieben. Die Projektgruppe Elektrische Maschinen und Antriebe der HTW Dresden beteiligt sich mit der TU Dresden an einem Projekt, bei dem beginnend mit der elektrisch angetriebenen Dreschtrommel umfassend an einem Mähdrescher untersucht wird, wie diese Antriebe in einzelne Funktionselemente integriert werden können. Neben der Auslegung der Antriebe werden Verfahren erarbeitet, die Verluste im Motor mit hoher Genauigkeit zu berechnen. So können in Zukunft passgenaue Kühlkonzepte für diese Antriebstechnik entwickelt werden. Anforderungen gerade im Bereich der Elektromobilität fordern den Blick für neue Materialien, deren elektromagnetisches und thermisches Verhalten werden in ihrem Einfluss auf die Erwärmung untersucht. Analytische und kombinierte Berechnungsmethoden in 2D-FEM gestatten die vereinfachte Rechnung unter Berücksichtigung von Grundwelle und entstehenden Harmonischen zu qualifizieren. Verlustberechnungen aus der transienten FEM-Rechnung ermöglichen diese Verbesserung. Die Methode wird am Beispiel der elektrischen Dreschtrommel mit den berechneten Verlustverteilungen beschrieben. Neue Methoden der 3D-FEM, wie sie die Software Ansys bietet, werden für die Nutzung von Einflüssen der Wirbelstromeffekte und in Auswertung für die Segmentierung von Permanentmagneten dargestellt. Die exemplarisch gewonnenen Erkenntnisse liefern einen Beitrag für weitere Schneidwerksantriebe am Mähdrescher, aber auch darüber hinaus in Projekten mit Herstellern elektrischer Maschinen.New concepts for electrical drives make it possible to put a high functionality into a restricted structural form. Thereby the interest in electrical drives increases also in the farming. The project team Electrical machines and drives of the HTW Dresden participates together with the TU Dresden in a project, where starting with the electrically driven threshing cylinder is comprehensively examined at a combine harvester, how these drives can be integrated into single function elements. Besides the dimensioning of the drives are developed methods to calculate losses in the engine with high precision. So custom-fit cooling concepts can be developed for this drive technology in future. Requirements just in the area of the electric mobility call looking for new materials, whose electromagnetic and thermic behavior are examined in her influence on the warming. Analytical and combined computation methods in 2D-FEM allow the simplified calculation under consideration of the fundamental wave and the arising harmonic ones. Loss calculations by means of the transient FEM calculation make possible this improvement. The method is described at the example of the electrical threshing cylinder with the calculated loss distributions. New methods of the 3D-FEM, as the software of Ansys offers, are presented for the use of influences of the eddy current effects and in evaluation for the segmentation of permanent magnets. The exemplarily got knowledge provides a contribution for further cut header drives at the combine but also furthermore in projects together with manufacturers of electrical machines

Keramikähnliche Kompositsysteme für die Wicklungsisolation elektrischer Maschinen

Die Steigerung der elektromagnetischen Ausnutzung elektrischer Maschinen ist im Wesentlichen durch eine Erhöhung des Strombelages möglich. Die Belastungsgrenze resultiert u. a. aus der maximal zulässigen Temperatur der Wicklungsisolation. Aus der geringen spezifischen thermischen Leitfähigkeit herkömmlicher Isolierwerkstoffe resultieren große Temperaturgradienten im Wicklungsquerschnitt und es kommt zur Bildung von Hotspots z. B. in den Wicklungsköpfen. Im Beitrag werden die Entwicklung und die Charakterisierung von Polysiloxan-Kompositen mit keramischen Füllstoffen vorgestellt. Im Vergleich zu herkömmlichen Isoliermaterialen kann die spezifische thermische Leitfähigkeit damit etwa um den Faktor fünf gesteigert werden. Die Materialien werden für die Herstellung der Hauptisolation des Elektroblechpaketes in einem Tauchprozess sowie die Vakuum-Imprägnierung der Wicklung eingesetzt. Für einen elektrischen Radnabenantrieb werden die erwartete Wicklungstemperaturreduzierung und die daraus resultierende mögliche Leistungsdichtesteigerung diskutiert.The increase of the electromagnetic utilisation of electrical machines is essentially achievable by increasing the electric load. The power limit results from the maximum permissible temperature of the winding insulation. The low specific thermal conductivity of conventional insulating materials results in large temperature gradients in the winding cross section and the appearance of hotspots in the end windings. The paper discusses the development and characterisation of polysiloxane composites with ceramic fillers. Compared to conventional insulating materials, therewith the specific thermal conductivity can be increased by a factor of five. The materials are used for the production of the main insulation of the laminated core in a dipping process and the vacuum impregnation of the winding. For an electric wheel hub motor, the expected winding temperature reduction and the possible power density increase are discussed

Ceramic-like Composite Systems for Winding Insulation of Electrical Machines

Insulating sheets, impregnants and encapsulation materials commonly used for winding insulation offer low thermal conductivities. This leads to an increased heating of the winding of electrical machines and to the existence of hotspots. The electromagnetical utilization of the machine has to be reduced with respect to the allowed maximum winding temperature. In this paper, the development and experimental investigation of novel polysiloxane composites with ceramic fillers are presented. The materials are tested by means of impregnated and encapsulated samples of a round-wire winding as well as the main insulation of electrical steel sheets and laminated cores. Numerical models are implemented for determining the equivalent thermal conductivity of the winding compound comprising the enameled wire and the impregnant. Based on the example of a permanent-magnet synchronous machine with outer-rotor in modular construction, the potential for increasing the electromagnetical utilization is shown