Abstract
In the present work, a fatigue assessment of the electric motor within the electric axle drive (electric axle) was developed using virtual load data. Now that the electric axle with torque vectoring function has been integrated into multiple vehicle classes, it is possible to create simulation models which allow the drive train to be mapped in various driving scenarios. Validation is performed by means of optical measurement methods (object tracking) which allow to determine load data for subsystems and components under variable torque and speed scenarios (e. g., handling course). In this paper, a load spectrum was created and used for fatigue analysis of the subsystem, namely the traction motor (EM) and torque vectoring motor. Based on the local stress, a finite element analysis (FEA) was carried out on the rotor, and investigations of strength and fatigue were performed on thin sheets of electrical steel. These S-N diagrams consider various factors such as material, temperature, and influence of specimen dimensions and are the basis for fatigue assessment based on the load spectrum from simulation.
Kurzfassung
In der vorliegenden Arbeit wurde die Betriebsfestigkeitsbewertung des elektrischen Motors innerhalb des elektrischen Achsantriebes (eAchse) anhand virtuell ermittelter Lastdaten erarbeitet. Für die Einbindung der eAchse mit integrierter Torque-Vectoring-Funktion (TV) in verschiedene Fahrzeugklassen werden Systemmodelle erstellt, die es ermöglichen den Antriebsstrang unter verschiedenen Fahrszenarien abzubilden. Die Validierung erfolgt mittels optischer Messverfahren (Object-Tracking). Lastdaten für Subsysteme und Komponenten können unter variablen Last- und Drehzahlszenarien (z. B. Handlingkurs) ermittelt werden. Im Beitrag wurde ein solches Lastkollektiv für die Subsysteme elektrischer Traktionsmotor (EM) und TV-Motor erzeugt und für die Betriebsfestigkeitsanalyse verwendet. Anhand der Beanspruchungsanalyse mittels Finite-Elemente-Analyse (FEA) des Rotors und Untersuchungen der Schwingfestigkeit von Elektroblechen wurde eine Betriebsfestigkeitsbewertung durchgeführt. Dazu sind Wöhler-Kurven unter verschiedenen Einflussgrößen, wie z. B. Werkstoff, Temperatur und Oberflächeneinfluss, die Grundlage für eine Betriebsfestigkeitsbewertung auf Basis des Lastkollektivs aus Simulation.
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