Synchronmaschine mit eingebetteten Magneten und neuartiger variabler Erregung für Hybridantriebe

Die Verknappung von Rohstoffressourcen und ein steigendes Umweltbewusstsein vergrößern den Anreiz für Hersteller von Fahrzeugen und elektrischen Maschinen deren Effizienz zu verbessern und neue Antriebssysteme zu entwickeln. Als neue elektrische Antriebskomponente eines Hybrid-Stadtbusses wird in dieser Dissertation eine Maschine mit eingebetteten Magneten und neuartigem Feldschwächverfahren vorgestellt. Es erfolgt zunächst eine Strukturierung von Hybrid- und Elektrofahrzeugen als auch eine Betrachtung von Energieeinsparpotenzialen im Fahrzeugbetrieb. Nachfolgend werden Strategien sowie Verschaltung und Parametrisierung der Komponenten einer Gesamtfahrzeugsimulation dargestellt. Motiviert durch die Ergebnisse dieser Simulation ist das Ziel die Auslegung der neuen Synchronmaschine anstelle der bisher eingesetzten Asynchronmaschine. Diese Schenkelpolmaschine mit variabler Permanentmagneterregung weist besondere Eigenschaften hinsichtlich der Leistungsfähigkeit, des Wirkungsgrads und der Schleppverluste auf. Nach der Vorstellung eingesetzter Berechnungsverfahren erfolgt eine umfangreiche Klassifizierung der Feldschwächverfahren von Synchronmaschinen. In diese Struktur wird das neue Verfahren zur Schwächung des Erregerfeldes eingegliedert, welches mit dem Namen Integrated Magnet Adjustable Bar (IMAB) bezeichnet wird und eine wesentliche Innovation dieser Arbeit darstellt. Mit diesem Verfahren sind die gewünschten Eigenschaften der Maschine erreichbar. Es wird anschließend eine Methodik zur schnellen Berechnung von Kennfeldern vorgeschlagen, die das Verhalten der Maschine in ihrem gesamten Betriebsbereich beschreiben. Durch deren Einbindung in eine Optimierung erfolgt die Auslegung der neuen IMAB-Maschine. Es folgt die Realisierung in Form eines Prototyps, auf dessen Rotoraufbau und -konstruktion eingegangen wird. Die Vorteile dieser Maschine werden zum Abschluss der Arbeit durch Messergebnisse und Vergleiche mit numerischen Berechnungsergebnissen bestätigt.