Auslegung und Konstruktion einer fremderregten Synchronmaschine zum Einsatz in Forschung und Lehre

  • Motivation


    Mit steigenden Preisen für Magnetmaterialien steigt das Interesse an magnetfreien Maschinen – insbesondere im Traktionsbereich. Die fremderregte Synchronmaschine zeichnet sich besonders durch ihre hohe Effizienz und
    einen guten Leistungsfaktor im Feldschwächbereich aus. Durch die zusätzliche Erregerwicklung steigt jedoch der Regelungs- und Modellierungsaufwand verglichen mit permanenterregten Maschinen.

    Am ETI wird mit der Plattform Future Drives ein Baukastensystem für Forschung und Lehre im Bereich elektrischer Antriebe entwickelt. Aufgrund der steigenden Relevanz soll auch die FESM Bestandteil dieses Baukastens sein. Daher soll im Rahmen dieser Abschlussarbeit eine passende FESM
    ausgelegt und konstruiert werden.


    Aufgabenstellung


    Im Rahmen der Auslegung soll auf den bisherigen Ergebnissen des Future-Drives Projekts aufgebaut werden. Insbesondere soll hier die Eignung eines bereits ausgelegten Stators zur Kombination mit einem FESM-Rotor untersucht werden. Der Fokus der Arbeit soll auf dem Rotordesign liegen. Dabei ist darauf zu achten, dass die resultierende Maschine ein Verhalten zeigt, das möglichst ähnlich zu einer Traktionsmaschine ist. Daher soll zu Beginn der Arbeit eine Recherche zu in der Literatur vorgestellten Maschinen erfolgen. Basierend auf diesen Ergebnissen soll dann eine Rotorgeometrie entwickelt werden, die die gefundenen Eigenschaften möglichst gut widerspiegelt. Dazu kann die ETI-Maschinen-Toolchain verwendet werden. Bei der Auslegung ist darauf zu achten, dass Drehzahlen bis ca. 20 000 rpm erreichbar sind. Entsprechend sind Festigkeitsanalysen in den Designprozess einzubinden.

    Nach der elektromagnetischen Auslegung soll die Konstruktion der mechanischen Bauteile erfolgen. Hierbei soll ebenfalls auf den bisherigen Maschinen der Future Drives Plattform aufgebaut werden. Insbesondere umfasst die Konstruktion die Anbindung der Schleifringe zur Energieübertragung in den Rotor und die Einbindung eines Lagegebers in das System.