Forschung

Hartmagnetische Werkstoffe

Die Herausforderung bestand darin, Prüfverfahren zu entwickeln, die die realen Belastungen von NdFeB-Sintermagneten in Elektromotoren zeitgerafft abbilden und eine zuverlässige Beurteilung der Durabilität eines solchen Werkstoffs zulassen. Für die Anwendung im Elektromotoren ist es insbesondere erforderlich, elektrische, magnetische und korrosive Eigenschaften von NdFeB-Sintermagneten im Zusammenhang und nicht (wie in den bisher etablierten Prüfverfahren) isoliert voneinander zu betrachten. Dies umfasst die Korrosion der Werkstoffe durch den Kontakt mit anderen Umgebungsmedien, ihr Verhalten in magnetischen Wechselfeldern sowie die direkte Korrelation dieser Ergebnisse mit den magnetischen Kenndaten.

Im Rahmen des Projekts wurden Korrosionstestverfahren für kommerzielle NdFe-B-Sintermagnete mit verschiedenen Beschichtungen entwickelt. Unter anderem wurden die Magnete systematisch in Getriebeöl anwendungsrelevanten Temperaturzyklen ausgesetzt und anschlie ßend magnetisch sowie strukturell charakterisiert. Auf diese Weise konnten relevante Erkenntnisse für den Einsatz von NdFeB-Sintermagneten in Elektromotoren gewonnen werden. Es wurde zum Beispiel gezeigt, dass der Magnetisierungszustand (entspricht Einsatzzustand) die Korrosion von NdFeB-Magneten stark beeinflussen kann. Der Magnetisierungszustand sollte daher bei der Konzeptionierung von Prüfverfahren auf jeden Fall mit berücksichtigt werden. Die entwickelten Testverfahren geben dem Anwender die Möglichkeit, die Durabilität von NdFeB-Sintermagneten unter Einsatzbedingungen besser zu beurteilen sowie Werkstoffe hoher und niedriger Materialgüte voneinander zu unterscheiden. Das Vorhaben wurde im Rahmen des CO₂-Sonderforschungsprogramms der Forschungsvereinigungen Antriebstechnik (FVA) und Verbrennungskraftmaschinen (FVV) durch Industriemittel finanziert.

Verteilung der Magnetflussdichte in der Magnetprobe und den Eisenkernen

Verdunstungsemissionen Im Luftansaugsystem Von Ottomotoren

Im Vorgängerprojekt „Verdunstungsemissionen I“ wurde für Simulationen am Laborrohrmodell und an vereinfachten Bauteilgeometrien bereits gezeigt, dass durch eine adaptive Zeitschrittweitensteuerung (das Programm wählt in jedem Zeitschritt eine neue angepasste Schrittweite, um eine vorgegebene Genauigkeit möglichst effizient zu erreichen) und durch die Skalierung der Diffusionskoeffizienten (der Diffusionskoeffizient wird um mehrere Größenordnungen erhöht, wodurch eine umgekehrte Skalierung der Zeitachse erreicht wird) deutliche Reduzierungen der Rechenzeiten und der Hardwarekapazitäten erzielt werden können. Die Skalierung der Diffusionskoeffizienten reduziert die Rechenzeit dabei erheblich. Für die industrielle Nutzung mit dem Ziel, eine Rechenzeit von weniger als 10 h zu erreichen, musste das Berechnungsverfahren bezüglich der zu wählenden Eingabe-parameter methodisch weiterentwickelt, validiert und optimiert werden. Das Vorhaben wurde aus Eigenmitteln der FVV finanziert.