Mechatronische Antriebssysteme mit PM-Synchronmaschinen und ihr Entwurf

In der Habilitationsschrift werden alternative Motorkonzepte für drehzahlgeregelte PM-Synchronmaschinen vorgestellt, die als zentrale Komponente die Antriebsleistung für ein mechatronisches System zur Verfügung stellen. Eine entscheidende Rolle spielen hierbei neuartige Werkstoffe, die zum Teil im Umfeld der elektrischen Antriebe bislang nahezu unbekannt sind. Ein weiterer Fokus liegt auf dem effizienten Entwurf der Maschinen auf der Grundlage analytischer und numerischer Berechnungen. Da zum simulationsbasierten Entwurf vergleichsweise wenig Literatur existiert, liegt hierauf in dieser Arbeit ein verstärktes Augenmerk. Zunächst werden typische Anwendungsfelder für mechatronische Antriebssysteme mit feldorient betriebenen PM-Synchronmaschinen vorgestellt. Anschließend werden ausführlich die Werkstoffe vorgestellt, die für die Konstruktion der elektromagnetischen Aktivteile von PM-Synchronmaschinen standardmäßig eingesetzt werden. Zudem werden neuartige Werkstoffe präsentiert, welche sich je nach Anwendung vorteilhaft als Alternative zu den bislang probaten Werkstoffen nutzen lassen. Es werden detailliert die technischen Eigenschaften der Werkstoffe aufgezeigt, die anhand zahlreicher Messungen an Prüfkörpern ermittelt wurden. Da bei der Auslegung hocheffizienter Motoren die auftretenden Verluste eine wichtige Rolle spielen, wird auf diese vertieft eingegangen. Anhand konkreter Anwendungsbeispiele aus der Praxis werden jeweils verschiedene Details des Entwurfs in den Fokus der Betrachtung gestellt. Eine Prognose, wie sich der Entwurf mechatronischer Antriebssysteme in naher Zukunft weiterentwickeln könnte, bildet den Abschluss.