Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICTPotentialanalyse einer Kältemittel-basierten Kühlung für Elektromotoren mit innenliegenden Kühlkanälen
- Bachelorarbeit
- Masterarbeit
Abschlussarbeiten, studentische Hilfskräfte und Praktika
Motivation
Für die ressourcenschonende Elektrifizierung des Verkehrssektors spielt die Steigerung der Dauerleistungsdichte elektrischer Traktionsantrieben eine entscheidende Rolle. Hierfür ist insbesondere die Integration eines leistungsstarken Kühlsystems in den Elektromotor ausschlaggebend.
Aktuelle, am Markt verfügbare Antriebe, setzen dabei vor allem Wasser-Glykol-durchströmte Kühlhülsen oder direkte Ölkühlungen ein. Am Fraunhofer ICT wurde im Rahmen mehrerer Forschungsprojekte das Konzept entwickelt und umgesetzt, mit Hilfe einer Kunststoffumspritzung Kühlkanäle in den Motor zu integrieren, wodurch die Dauerleistungsdichte auf 6 kW/kg gesteigert werden konnte.
Vorhabensbeschreibung
Im Rahmen dieser Arbeit soll untersucht werden, ob und inwiefern durch den Einsatz von Kältemitteln in Traktionsantrieben mit innenliegenden Kühlkanälen die Dauerleistungsdichte und Effizienz weiter gesteigert werden kann. Hierzu soll zuerst der Stand der Technik von Kältemittel-basierten Kühlungen analysiert werden und geeignete Kältemittel identifiziert werden. Darauf aufbauend sollen dann für bereits bestehende Elektromotorentwicklungen Kältemittel-Kühlungen simuliert werden.
Die gewonnenen Erkenntnisse sollen genutzt werden, um das Potential der neuen Technologie abschätzen zu können und Herausforderungen für die Umsetzung zu identifizieren.
Aufgaben
- Literaturrecherche zum Stand der Technik Kältemittel-basierter Kühlungen
- Einarbeitung in die Simulation von Verdampfungsprozessen in Ansys Fluent
- Modellierung, Simulation und Auswertung von Kältemittel-Strömungen in Elektromotoren mit innenliegenden Kühlkanälen
- Ableitung technischer Anpassungen der bestehenden Systeme zur Optimierung der Kühlung
- Abschätzung des Potentials und der Herausforderungen des neuen Kühlkonzept
Voraussetzungen
- Studium im Bereich Elektrotechnik, Mechatronik, Maschinenbau, Chemieingenieurwesen o.ä.
- Hohes Maß an Selbstständigkeit, Eigeninitiative und Flexibilität
- Interesse an Modellbildung und Simulation im Bereich der Thermo- und Strömungsdynamik
- Gutes technisches und mathematisches Verständnis