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Einfluss des gyroskopischen Effekts auf die NVH-Simulation eines Elektromotors

  • Die Anforderungen an die Akustik sind bei Elektromotoren sehr hoch, da deren Betrieb wenig Geräusche erzeugt. Bei Akustik-Simulationen von Baugruppen mit einem angeregten Elektromotor werden Vereinfachungen angenommen, um den Zeit- und Speicherplatzbedarf zu kompensieren. Eine mögliche Vereinfachung ist die Vernachlässigung des gyroskopischen Effekts, der durch mindestens zwei Rotationen oderDie Anforderungen an die Akustik sind bei Elektromotoren sehr hoch, da deren Betrieb wenig Geräusche erzeugt. Bei Akustik-Simulationen von Baugruppen mit einem angeregten Elektromotor werden Vereinfachungen angenommen, um den Zeit- und Speicherplatzbedarf zu kompensieren. Eine mögliche Vereinfachung ist die Vernachlässigung des gyroskopischen Effekts, der durch mindestens zwei Rotationen oder Kippungen entsteht und dadurch ein weiteres Moment erzeugt. Die Eigenfrequenzen werden durch den gyroskopischen Effekt drehzahlabhängig. Im Rahmen dieser Arbeit soll der Einfluss des gyroskopischen Effekts auf die Akustik-Simulation eines Elektromotors, der eine Pumpe antreibt, bewertet werden. Zum Abgleich des FEM-Kontinuumsmodells der gesamten Baugruppe wurde ein analytisches Minimalmodell der rotierenden Strukturen aufgebaut. Der gyroskopische Effekt wurde durch die Erweiterung des Kontinuumsmodells mit rotordynamischen Lasten implementiert. Durch die drehzahlabhängigen Eigenfrequenzen sind mehrere Simulationen mit verschiedenen Drehzahlen notwendig, zwischen denen anschließend die zu bewertenden Größen, die Schallleistung und die übertragenen Kräfte am Gehäuse, interpoliert wurden. Aus dem gyroskopischen Effekt resultieren nichtlinear an- und absteigende Eigenfrequenzen der rotierenden Strukturen über der Drehzahl, woraus eine Verschiebung der kritischen Drehzahlen erfolgt. Aus der Betrachtung bis zur 20. Drehzahlordnung ergeben sich Änderungen in der Amplitude kleiner 1 % mit den Ausnahmen der 8. und 18. Drehzahlordnung bei der Schallleistung. Insgesamt ist der Einfluss immer kleiner 10 %. Durch die Überlagerung mit den konstanten Eigenfrequenzen der weiteren Bauteile und durch das Übertragungsverhalten der Schwingungen von den rotierenden Teilen über die nichtrotierenden Komponenten bis zum Gehäuse ist der gyroskopische Effekt nicht eindeutig den kritischen Drehzahlen der rotierenden Strukturen zuzuordnen. Der Einfluss des gyroskopischen Effekts auf die Schallleistung und die übertragenen Kräfte dieser Baugruppe ist, bis auf die 8. und 18. Drehzahlordnung der Schallleistung, gering. Dort kann der gyroskopische Effekt nicht vernachlässigt werden. Weiterführend können Baugruppen untersucht werden, bei denen der gyroskopische Effekt durch schwere rotierende Teile oder durch ein größeres polares Trägheitsmoment, wie bei einem Außenläufer, größer ist.show moreshow less

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Metadaten
Document Type:Master's Thesis
Zitierlink: https://opus.hs-offenburg.de/8634
Bibliografische Angaben
Title (German):Einfluss des gyroskopischen Effekts auf die NVH-Simulation eines Elektromotors
Author:Charleen Baumann
Advisor:Thomas Seifert, Georg Jehle
Year of Publication:2024
Granting Institution:Hochschule Offenburg
Contributing Corporation:Robert Bosch GmbH
Place of publication:Offenburg
Publisher:Hochschule Offenburg
Page Number:xvi, 94
Language:German
Inhaltliche Informationen
Institutes:Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik (M+V)
Collections of the Offenburg University:Abschlussarbeiten / Master-Studiengänge / MME
DDC classes:500 Naturwissenschaften und Mathematik
GND Keyword:Elektromotor; Rotordynamik
Tag:Akustik-Simulation; Gyroskopischer Effekt
Formale Angaben
Open Access: Closed 
Licence (German):License LogoUrheberrechtlich geschützt