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Verfahren zur design- und prozesskettenbasierten Kostenmodellierung für E-Motorenlamellenpakete

 
: Zhang, Jing

Stuttgart: Fraunhofer-Verlag, 2021, XIX, 162 S.
Zugl.: Stuttgart, Univ., Diss., 2021
Schriftenreihe zu Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement, 58
ISBN: 978-3-8396-1740-3
Deutsch
Dissertation
Fraunhofer IAO ()

Abstract
In der Elektromotorendesignphase ist eine entwicklungsbegleitende Kostenbewertung hinsichtlich eines kosteneffizienten Produzierens von elektrischen Maschinen [Permanentmagnet-Synchronmotor (PSM)] erfolgsentscheidend. Aufgrund der derzeit fehlenden Modellierung der Wechselwirkungen zwischen den betrieblichen Funktionen "Design" und "Fertigung" sowie der ökonomischen Bewertungskategorie „Kosten“ führt die Transformation der Designergebnisse in die Kategorie „Herstellkosten“ insofern zu großen Unsicherheiten, als die Abhängigkeit der späteren Fertigung von Designentscheidungen bei der frühen und plausiblen Bewertung dieser Kosten nur unzureichend dargestellt werden kann. Ausgehend vom spezifischen Betrachtungsobjekt PSM-Lamellenpaket wird in der vorliegenden Arbeit ein Verfahren zur designabhängigen Prozesskostenmodellierung für das PSM-Lamellenpaket entwickelt. Die im Lösungsansatz veranschaulichte Vorgehensweise dient der Charakterisierung des Betrachtungsobjektes sowie der Prozesse zur Fertigung des Lamellenpaketes. In den einzelnen Forschungsphasen wird nicht nur eine designabhängige Prozesskostenmodellierung für verschiedene Fertigungsvarianten der Lamellenpaketdesigns durchgeführt, sondern auch die Fertigungseinflüsse der verschiedenen Fertigungsvarianten bezüglich eines Designs analysiert. Den Schwerpunkt dieser Forschung bildet die Ausarbeitung einer Methode zur gemeinsamen Betrachtung der Kostenentstehung sowie der technischen Eigenschaften einer Fertigungsvariante, die letztlich zu einer technisch machbaren und kostengünstigen Auswahl des Designs führt. Die Validierung des Verfahrens erfolgt beim Forschungspartner in China anhand zweier Designs mit gleicher Leistung, wobei eines durch gleiches Blechmaterial für Rotor und Stator und das andere durch unterschiedliches Blechmaterial für Rotor und Stator charakterisiert wird. In diesem Kontext lässt sich die Plausibilität des Verfahrens prinzipiell bestätigen. Ergänzend führen die Validierungsergebnisse zu der Vermutung, dass bei der Konstellation - "Lamellenpaket mit unterschiedlichem Blechmaterial für Rotor und Stator beim Erreichen einer möglichst hohen Drehgeschwindigkeit" – zu erwarten ist, noch ein großes Kostenreduzierungspotenzial ausschöpfen zu können.

 

In the electric motor design phase, a cost assessment during the development process is crucial for the cost-efficient production of electric machines [permanent magnet synchronized motor (PSM)]. Due to the current unavailability of modelling the interactions between "design" and "production" as well as the "costs", the transformation of the design results into the "production costs" leads to great uncertainties in being able to evaluate costs dependent on the design in relation to manufacturing early and plausibly. Starting from the specific object PSM lamination stack, a method of design-based process cost modelling for the PSM lamination stack is developed in the present work. The approach characterized the PSM lamination stack and illustrated the manufacturing processes of the lamination stack. Furthermore, not only a design-based process cost modelling was established, but also the manufacturing influences of different manufacturing processes were analysed regarding to the design requirements. The main focus of this research is to develop a method for both the cost and technical characteristics of a manufacturing process, which ultimately leads to a technically reasonable and cost-efficient selection of the design. The validation of the method was performed by means of two designs with the same performance, where one is characterized by the same material for both rotor and stator and the other by different material assigned to rotor and stator. The plausibility of the manufacturing process is confirmed theoretically. In addition, the validation results show promising potential for cost reduction under the prerequisite - "lamination stack with different lamination material for rotor and stator when achieving the highest possible rotational speed".

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-640176.html