Elektromagnetische Auslegung einer Synchronmaschine für den Einsatz in Direktantrieben und im Bereich der Sicherheitskleinspannung für Elektrofahrzeuge
Kassem Roumani
Der Fokus der Arbeit liegt auf die Entwicklung einer Synchronmaschine für den Einsatz in Direktantrieben und im Bereich der Sicherheitskleinspannung von max. 60 V für Elektrofahrzeuge. Dabei soll das betrachtete Fahrzeug mit vier Motoren angetrieben werden. Durch den begrenzten Bauraum in der Felge wird die Technologie des Außenläufermotors mit Permanenterregung und Zahnspulenwicklung verwendet. Die Bewertung der Wicklungen erfolgt auf Basis von charakteristischen Kenngrößen, wie z. B. der Wicklungsfaktor und die Oberfeldstreuziffer, die in dieser Arbeit abgeleitet und zusammengefasst werden. Für eine fahrzyklusgerechte Auslegung des Antriebs wird der standardisierte WLTP-Zyklus betrachtet. Daraus ergibt sich eine maximale Leistung von 20 kW für jeden der vier Motoren. Durch die geringe Spannung resultiert sich eine geringe Windungszahl und eine kleine Induktivität. Der daraus resultierende Kurzschlussstrom kann den Speisestrom um das Vielfache übersteigen. Diese Belastung kann die Permanentmagnete teilweise oder vollständig entmagnetisieren. Ein Maschinendesign mit geringem Kurzschlussstrom und hoher Entmagnetisierungsfestigkeit soll entworfen werden. Unterschiedliche Maschinentopologien werden mit der finiten Elemente Methode berechnet und bewertet. Die ausgelegten Maschinen werden anhand des Energieverbrauches, des Zykluswirkungsgrades und der Entmagnetisierungsfestigkeit der Magnete bewertet und miteinander verglichen.
