Zur Auslegung von Faserverbund-Bandagen für Elektromotoren

von Lucas Peter

140 Seiten, Buch

Kurzbeschreibung des Verlags

Bandagen werden seit Jahrhunderten für statisch sowie dynamisch belastete Bauteile eingesetzt. Neben Metallen bietet sich auch die Nutzung von Faserkunststoffverbunden als Bandagenwerkstoff an, da diese über vergleichsweise hohe spezifische Festigkeiten und Steifigkeiten verfügen. Sehr häufig finden Bandagen bei rotationsbelasteten Körpern wie Zentrifugen, Elektromotoren und Schwungrädern Verwendung, da bei diesen aufgrund ihrer Funktionsweise der eigentliche Rotationskörper zumeist nicht aus hochfesten Werkstoffen bestehen kann. Dabei dienen Bandagierungen dazu, den sicher nutzbaren Einsatzbereich weiter zu steigern. In diesen Fällen werden zumeist Umfangsbandagen aus Faserkunststoffverbunden eingesetzt, welche die aus der Zentrifugalkraft resultierenden radialen Kräfte und die zusätzlichen aus der Funktionsweise resultierenden tangentialen oder axialen Kräfte aufnehmen.
Ausgehend von rotationssymmetrischen Bauteilen mit über den Umfang homogener rotationssymmetrischer Masseverteilung, rotationssymmetrischem Materialverhalten, etwa isotrop oder polarorthotrop, und zentrischer Drehachse kann idealisiert von einer rein radialen Verformung (Aufweitung) ausgegangen werden.
In Abweichung zu den idealisierten Annahmen weisen technische Anwendungen, wie etwa Elektromotoren und Zentrifugen häufig keine homogene rotationssymmetrische Masseverteilung auf. Dies führt zwangsläufig dazu, dass die Aufweitungen dieser Körper unter Rotationslast inhomogen sind. Dadurch werden in applizierten Umfangsbandagen lokale Spannungserhöhungen induziert, welche zu einem vorzeitigen lokalen Materialversagen führen können.
Mit der Promotion wurde ein grundlegendes Verständnis für die auftretenden Effekte innerhalb von inhomogen belasteten, dünnwandigen Faserkunststoffverbund-Bandagen – am Beispiel eines Klauenpolrotors für einen Elektromotor – entwickelt. Dabei wurden die Grundlagen für eine effiziente und sichere Auslegung von dünnwandigen Bandagen für Rotoren mit inhomogener Masseverteilung geschaffen.
Auf Grundlage aller getätigten Untersuchungen wurden Empfehlungen zur geeigneten Werkstoffcharakterisierung, numerischen Analyse, Wahl geeigneter Versagenskriterien, Fertigung und Prüfung von Faserkunststoffverbund-Bandagen mit duroplastischer Matrix für Elektromotoren abgeleitet.

• Reihe: Schriftenreihe des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der Technischen Universität Dresden
• ISBN: 9783867806299
• Erscheinungsdatum: 02.03.2020
• Genre: Technik
• Verlag: Technische Uni Dresden