Modellierung, Simulation und Optimierung von Reluktanzsynchronmotoren im unteren Leistungsbereich

Bei dem in dieser Arbeit untersuchtem Reluktanzsynchronmotor im Flusssperrendesign wird die Drehmomentausbeute und damit der Wirkungsgrad durch ein gezieltes Läuferdesign beeinflusst. Dabei sind die Lage, Form und das Verhältnis von flussführenden Abschnitten und der Luft frei wählbar. Neben der umfangreichen Geometrievariation mithilfe der Finiten-Elemente-Methode (FEM) wird bei der Auslegung auf die optimale Id-, Iq-Einprägung und auf die Drehmomentwelligkeit eingelangt und es werden Ansätze berücksichtigt, diese zu minimieren. Zusätzlich wird eine analytische Simulation mithilfe des elektromagnetischen Grundwellenmodells, des magnetischen Kreises und des Maschenstromverfahrens durchgeführt. Die Lösung der nichtlinearen Maschengleichungen erfolgt mithilfe des mehrdimensionalen Newton-Raphson-Verfahrens. Aus den Erkenntnissen der FEM- und analytischen Simulation werden Funktionsmuster aufgebaut, die die Simulationsergebnisse validieren. Neben den drehzahlveränderlichen Reluktanzsynchronmotoren, die am Frequenzumrichter betrieben werden, wird zusätzlich ein Direct-On-Line-Reluktanzsynchronmotor, der Netzanlauffähig ist, entworfen und praktisch erprobt.