Optimierung von magnetischen Hochfrequenz-Leistungsbauelementen

  • Aufgabe:

    • Aufbau einer Ferritbearbeitungseinrichtung
    • Optimierung auf Basis analytischer Berechnungen
    • Messtechnische Charakterisierung

    Lernpotential:

    • Verständnis der Gesetzmäßigkeiten für magnet. Bauelemente
    • Experimentelles Arbeiten
    • Analytische Berechnungen
    • Effiziente Literaturrecherche

    Voraussetzungen:

    • Engagiertes Auftreten und Wissensdurst
    • Vorkenntnisse im Bereich Leistungselektronik sind wünschenswert
    • Idealerweise wurde die Vorlesung "Drosseln und Transformatoren" besucht

    Beginn:

    • Ab sofort

Abb. 1: Magnetische Flussdichte B in Abhängigkeit
der magnetischen Feldstärke H für ein Ferritmaterial.

Abb. 2: Magnetische Kerne und Bauteile.

 

Motivation

Obgleich Transformatoren und Induktivitäten in jedem Schaltnetzteil, jedem Vorschaltgerät, jedem Motortreiber eine zentrale Rolle für hohen Wirkungsgrad und Systemstabilität einnehmen, spiegelt sich diese große Bedeutung nicht im ET-Studieneinhalt. Zurückzuführen ist dies u.a. darauf, dass das Verständnis von Magnetismus eine andere Vorstellungswelt mit sich bringt - Ströme werden gespeichert und Spannungsspitzen entstehen, wenn Strompfade unterbrochen werden.
Gerade für Anwendungen in der Pulstechnik, wie sie am LTI zum Betrieb von Gasentladungslampen genutzt wird, können die Anforderungen nicht von marktüblichen Fertigprodukten erfüllt werden.
Dem anwendungsorientierten Design der magnetischen Bauelemente, gekennzeichnet durch die Abwägung zwischen Verlusten, Volumen und exzessivem Streufeld, kommt daher eine hohe Bedeutung zu.

Aufgabe

Im Rahmen der Studienarbeit ist eine Bearbeitungseinrichtung zu konstruieren, die die Bearbeitung des keramikähnlichen Ferritwerkstoffes erlaubt. Mittels analytischer Berechnungen und ggf. Simulationen sind magnetische Bauelemente für gegebene Anwendungsfälle zu dimensionieren, aufzubauen und messtechnisch zu charakterisieren.
Ein Upgrade auf Diplomarbeitsumfang ist möglich.