Inhalt

Abstract:

Ziel der Vorlesung ist es, den Studierenden zu vermitteln, wie sich die Wertschöpfungskette nach dem Entwurf, der Konzeption und der Konstruktion eines Produkts gestaltet. Anhand der Vorlesungseinheiten werden den Studierenden Einblick in die verschiedenen Eigenschaften der elektrischen Maschinen gewährt. Darüberhinaus werden anhand des Stands der Technik die verschiedenen Prozesse entlang der Wertschöpfungskette, vom Blech über den Magneten und der Wicklung bis hin zur Isolation und der Prüfung des Produkts, vermittelt. Somit wird den Hörern der Vorlesung Elektromaschinenbau das nötige Wissen gelehrt, welches notwendig ist, laufende Produktionsprozesse von Serienprodukten stetig hinsichtlich Ökonomie und Energie- und Ressourceneffizienz zu verbessern sowie die Prozesse für die Umsetzung von Neuentwicklungen in die Serien- und Produktionsreife zu überführen.

Die Vorlesung zielt auf Studenten der Ingenieurswissenschaften in den Master- und Diplomstudiengängen der Fächer Maschinenbau, Elektrotechnik, International Production Engineering and Management, Mechatronik und Wirtschaftsingenieurwesen und wird zunächst als technisches Wahlmodul angeboten.

Gliederung:

Die Vorlesung EMB gliedert sich in 12 einzelne Vorlesungseinheiten, welche die Produktion und die Materialien in elektrischen Maschinen erklären.

1. Allgemeine Grundlagen elektrischer Maschinen und deren Produktion
2. Bauarten elektrischer Maschinen und Transformatoren  
3. Weichmagnetische Werkstoffe
4. Hartmagnetische Werkstoffe
5. Wickeltechnologie
6. Isolationstechnologien  
7. Kontaktierungs- und Prüftechnik für Statoren
8. Herstellung und Anwendungsfelder von Industriemotoren
9. Produktion elektrischer Maschinen für Hybridanwendungen
10. Herstellung und Anwendungsfelder von Transformatoren
11. Recycling elektrischer Maschinen  
12. Ansteuerungskomponenten für elektrische Antriebe

Detaillierter Inhalt:

Lern- und Qualifikationsziele:  

Nach einem Besuch der Vorlesung Elektromaschinenbau sollten Sie sich einen Überblick über die wesentlichen Einsatzgebiete von Elektromotoren verschafft haben. Ferner sollten Sie sich das der elektrischen Maschine zu Grunde liegende Funktionsprinzip verstanden haben und die Nomenklatur der wichtigsten Komponenten von Elektromotoren kennen sowie die Vorgangsgraphen der Elektromotorgrundformen (Gleichstrom-, Synchron-, und Asynchronmotor) kennen. Mit dem Wissen aus den entsprechenden Vorlesungseinheiten können Sie Elektrische Maschinen ihren Wirkprinzipien zuordnen und haben die Ansteuerungsmöglichkeiten von Elektromotoren verstanden. Zusätzlich sollten Sie die verschiedenen Anwendungsbereiche für die jeweilige Bauform kennen und einen Überblick über unkonventionelle Entwicklungen haben. Im Bereich der verwendeten Materialien im Elektromaschinenbau sollten Sie die wesentlichen Eigenschaften von weichmagnetischen Werkstoffen, besonders Elektroband, kennen sowie den Herstellungsprozess und die Klassifizierung zu Elektroband und darüber hinaus die wichtigsten Verarbeitungsverfahren zum Schneiden und Paketieren von Elektroband kennen. Die wichtigsten Normprüfungen für Elektrobleche sollten Ihnen nach dem Bearbeiten des Kurses ein Begriff sein. Die physikalische Charakteristik von hartmagnetischen Werkstoffen, der Materialmarkt für Seltenerdenmagnete und die Herstellungsverfahren von Permanentmagneten nebst Qualitätskriterien und Prüfverfahren und den Auswahlkriterien bei unterschiedlichen Einsatzbedingungen sollten Ihre Kompetenzen im Bereich hart- und weichmagnetischer Werkstoffe abrunden. Der bei der Statorfertigung besonders wichtige Prozessschritt des Wickelns wird Ihnen in Form der Vorlesungseinheit zusammen mit den wichtigsten Leiterwerkstoffen und -geometrien nähergebracht. Die Relevanz von Packungsdichte und Füllfaktor einer Wicklung sollten Sie verstanden haben und die Fachbegriffe und Darstellungsmethoden eines Wickelschemas widergeben können. Wechselstromwicklungen anhand ihrer Charakteristika sollten Sie erkennen können sowie die Verfahrensvarianten zur Herstellung von Wicklungen unterscheiden und geeignete Verfahren für typische Motorentopologien auswählen können. Isolationsstoffe grundlegend nach deren Eigenschaften  Nach der Bearbeitung sollten sie die wichtigsten Kontaktierungstechnologien unterscheiden können, die Ausfallursachen und von elektrischen Maschinen und deren Auswirkungen kennen, die verschiedenen Messverfahren kennen und die zu Grunde liegenden Messprinzipien verinnerlicht haben und entscheiden können, welches Prüfverfahren bei vordefinierter Maschine und den Betriebsparametern zum Einsatz kommen sollte. Ferner sollten Sie sich einen Überblick über die Einsatzgebiete von Elektromotoren verschafft haben, die unterschiedlichen Einsatzfelder und Anforderungen kennen, den charakteristischen Aufbau und Topologien dieser Motoren verstehen sowie die Herstellung und spezifische Produktionsschritte der vorgestellten Motoren kennen. Sie sollten Sich einen Überblick über die wesentlichen Einsatzgebiete von Transformatoren verschafft haben, das Transformatoren zu Grunde liegende Funktionsprinzip verstanden haben, die Nomenklatur der wichtigsten Komponenten von Transformatoren kennen und den Herstellungsprozess für unterschiedliche Transformatoren darstellen können. Außerdem sollten Sie die Motivation für ein optimiertes Recycling von Elektromotoren, Strategien zur Wiedergewinnung seltener Erden und Technologien zur ressourcenschonenden Verwendung von Selten-Erd-Material kennen. Die grundlegende Funktionsweise sowie das Anwendungsspektrum leistungselektronischer Schaltungen sollten Sie verstanden haben und die wichtigsten Aufbau- und Verbindungstechnologien erläutern können, die verbreitetsten Package-Varianten gegeneinander abgrenzen können, die Bedeutung des thermischen Managements verstanden haben und die Zuverlässigkeit leistungselektronischer Systeme bewerten können.

Lern-/Qualifikationsziele:

-

Lehrveranstaltungstyp:

Kurs

Interaktionsformen mit Betreuer/in:

E-Mail, Übungsaufgaben, Chat, Kooperation Lerner/Betreuer bei der Aufgabenbearbeitung

Interaktionsformen mit Mitlernenden:

E-Mail, Chat

Kursdemo:

zur Kursdemo

Nutzung

Kurs ist konzipiert für:

Maschinenbau, Mechatronik, Elektrotechnik, International Production Engineering and Management, Wirtschaftsingenieurwesen

Formale Voraussetzungen:

Keine

Erforderliche Vorkenntnisse:

Grundkennstnisse in Bereich elektrische Maschinen und Leistungselektronik sowie in der Handhabungs- und Montagetechnik sind für die Bearbeitung des Kurses von Vorteil aber nicht zwingend erforderlich.

Hinweise zur Nutzung:

-

Kursumsetzung (verwendete Medien):

-

Erforderliche Technik:

-

Nutzungsentgelte:

für andere Personen als (reguläre) Studenten der vhb Trägerhochschulen nach Maßgabe der Benutzungs- und Entgeltordnung der vhb

Rechte hinsichtlich des Kursmaterials:

-

Verantwortlich

Anbieterhochschule:

Uni Erlangen-Nürnberg (FAU)

Anbieter:

Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke

Autoren:

Jörg Franke

Alexander Meyer

Michael Schneider

Betreuer:

Michael Schneider

Prüfung

Anmeldung erfolgt in Kursumgebung

Art der Prüfung:

schriftlicher Leistungsnachweis (Klausur)

Bemerkung:

Anmeldung erfolgt in Kursumgebung

Prüfer:

Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke

Prüfungsanmeldung erforderlich:

ja

Anmeldeverfahren:

Anmeldung erfolgt in der Kursumgebung. Die Fristen werden gesondert bekannt gegeben.

Prüfungsanmeldefrist:

–

Prüfungsabmeldefrist:

–

Kapazität:

–

Prüfungsdatum:

–

Prüfungszeitraum:

–

Prüfungsdauer:

–

Prüfungsort:

Wird in der Kursumgebung bekannt gegeben.

Zuständiges Prüfungsamt:

Je nach Trägerhochschule

Zugelassene Hilfsmittel:

Keine.

Formale Voraussetzungen für die Prüfungsteilnahme:

–

Inhaltliche Voraussetzungen für die Prüfungsteilnahme:

–

Zertifikat:

Ja

Anerkennung:

–