6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften
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Um auch zukünftig die steigenden Datenraten und die damit verbundene Kanalbandbreite in optischen Systemen der Telekommunikationsbranche zur Verfügung zu stellen, sind neue Ansätze bei der Datenübertragung notwendig. In dieser Arbeit wird ein Verfahren untersucht, dass die breitbandige, digitale Datenübertragung über einen solchen neuen Ansatz, den substratintegrierten Wellenleiter (SIW), ermöglicht.
Zur Untersuchung war es zunächst notwendig, die Anforderungen an das Verfahren, anhand der gegebenen Rahmenbedingungen, festzustellen. Für das anschließend erstellte Konzept wurde eine Marktrecherche zu den zur Umsetzung notwendigen Komponenten durchgeführt. Anhand dieser Auswahl konnte mittels einer Transientensimulation die allgemeine Tauglichkeit des Verfahrens nachgewiesen werden, noch bevor es in einen Schaltplan überführt wurde. Das aus dem Schaltplan erzeugte Layout wurde zur Beseitigung etwaiger Störstellen mit einem 3D Feldsimulator untersucht und steht zur Freigabe für eine Leiterplattenproduktion bereit. Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein untersuchtes und in die Praxis umsetzbares Verfahren, mit dem ein breitbandiges, digitales Signal über einen substratintegrierten Wellenleiter übertragen werden kann. Jedoch eignet sich die Implementierung des Verfahrens nicht für die direkte Umsetzung in zukünftigen Projekten. Dies liegt zum einen am erhöhten Schaltungs-aufwand gegenüber den aktuell verwendeten Verfahren und zum anderen am Mangel geeigneter, momentan auf dem Markt verfügbarer Komponenten, die die benötigte Bandbreite zur Verfügung stellen.
In der vorliegenden Arbeit wird eine softwaregestützte Methode zur Bestimmung von Wirbelstromverlusten eines Permanentmagneten, innerhalb einer rotierenden elektrischen Synchronmaschine, untersucht. Die Berechnung der Magnetverluste wird mit der FEMAG Erweiterungssoftware AMELA durchgeführt, deren Grundlage eine quasistatische Feldberechnung bildet. Da Wirbelströme räumlich verteilt sind, liefert eine reine zweidimensionale Magnetverlustberechnung mit FEMAG-DC bislang nur
ungenügend genaue Ergebnisse, zudem können keine Magnetsegmentierungen
eingebracht werden. Analytische Ansätze zur Berechnung der Verlust-anteile, die zur Erwärmung der Maschine führen, werden aufgezeigt. Die Verlustleistungen der einzelnen Wärmequellen werden in ein thermisches Modell der Maschinen eingetragen, um die statische Magnettemperatur zu ermitteln. Die Ergebnisse lassen sich anhand von Messungen der Maschine, in Form einer indirekten Bestimmung der Magnettemperatur, verifizieren. Ist eine Entmagnetisierung des Magneten aufgrund
von übermäßiger thermischer Belastung zu erwarten, werden geeignete
Segmentierungsmaßnahmen vorgestellt und aus fertigungstechnischer Sicht bewertet. Die Ursache und Ausprägung der Wirbelströme wird aufgezeigt, sowie Einflüsse beschrieben, die bei der Berechnung berücksichtigt werden müssen.
Es soll Energy Harvesting mit piezoelektrischen Polyvinylidenfluorid-Folien betrieben werden. Hierzu werden zunächst Möglichkeiten zur Verarbeitung der Folien dargestellt. Anschließend werden Einflüsse der Formgebung, Art der Last und Einspannung auf den Energieertrag untersucht werden. Um eine neutrale Bewertung durchführen zu können, ohne den Einfluss einer ohmschen Last, wird ein Impedanzwandler mit der CAD-Software Eagle erstellt und gefertigt und für Messungen verwendet. Hernach wird ein Demonstrator in Form einer kleinen Fitness-Matte aufgebaut. Diese soll die Möglichkeiten des Energy Harvesting mittels PVDF-Folien aufzeigen. Um die Energie möglichst effizient aus dem System ziehen zu können, wird ein AC/DC-Wandler erstellt.