Elektromagnetische Auslegung einer Transversalflussreluktanzmaschine in Scheibenläuferbauweise mit weichmagnetischen Pulververbundwerkstoffen

Diese Arbeit untersucht den elektromagnetischen Kreis einer speziellen Transversalflussreluktanzmaschinentopologie mit Scheibenläufern hinsichtlich dem Ziel hoher Drehmoment- und Leistungsdichten. Einen wesentlichen Anteil hat die gemeinsame Nutzung der Statorjoche zwischen benachbarten Phasen des aus SMC (Soft Magnetic Composites) bestehenden Magnetkreises. In Abhängigkeit der Betriebsfrequenz und der möglichen Fertigungstoleranzen ergeben sich obere und untere Grenzen für die sinnvolle Wahl der Polpaarzahl. Weiterhin wird ein Model zur Berechnung der geometrieabhängigen Ummagnetisierungsverluste in SMC für beliebig zeitabhängige Flussdichten vorgestellt. Aufgrund des stark nichtlinearen Verhaltens dieser Maschinentopologie wird zur Berechnung die FEM (Finite-Elemente-Methode) herangezogen. Darauf basierend, lassen sich einige Abwandlungen analytisch berechnen. Neben einem gut vernetzten 3D-FEM-Modell wird ein grobes 3D-FEM-Modell, ein 2D-FEM-Modell und ein magnetisches Ersatznetzwerk vorgestellt und deren Genauigkeit bezüglich Hauptfluss- und Drehmomentberechnung diskutiert. Abschließend werden Details und Messergebnisse zweier Motoren vorgestellt. Dabei wird auch auf die topologiebedingt schwierige Vermeidung von Kreisströmen in den Trägermaterialien der SMC-Bauteile eingegangen.