Synchrone Reluktanzmaschinen mit Statorkäfig

Die synchrone Reluktanzmaschine besitzt außer der Ankerwicklung keine weitere Felderregung. Mit dem Reluktanzprinzip verknüpft sind eine hohe Drehmomentwelligkeit, ein geringes Drehmoment und ein schmaler Konstantleistungsbereich. Bisherige Untersuchungen befassen sich mit Ganz- und Bruchlochwicklungen, um Einfluss auf diese Leistungsindikatoren zu üben. Ein neuartiger Ansatz stellt der einseitig kurzgeschlossene Statorkäfig dar. Ziel der Arbeit ist es die Anwendung des Statorkäfigs auf synchrone Reluktanzmaschinen zu untersuchen und im Hinblick auf die Eignung als Traktionsantrieb in elektrisch betriebenen Fahrzeugen zu bewerten. Dazu erfolgt eine umfassende Behandlung der elektromagnetischen Eigenschaften des Statorkäfigs, wie der Änderung der Polpaarzahl über die Phasenverschiebung zwischen den Stäben oder der inhomogenen Stromdichteverteilungen in den massiv ausgeführten Stäben und im Kurzschlussring. Zur Ableitung allgemeingültiger Ergebnisse wird ein analytisches Modell basierend auf dem linearen magnetischen Kreis entwickelt. Bestehende Ansätze werden auf geometrisch asymmetrische Konfigurationen erweitert und die Ergebnisse anhand von FEM-Simulationen validiert. Die Polumschaltbarkeit wird anhand diverser Rotorgeometrien erfasst. Untersuchungen zur Bildung zeitlich konstanter Drehmomente erfolgen über die Hauptflussverkettungen. Es werden Reluktanzunterschiede sichtbar, die Orientierungen der Achsen in Richtung der größten und kleinsten Reluktanz identifiziert und Unterschiede hervorgehoben Im Rahmen des elektromagnetischen Entwurfs liegt der Fokus auf der Vereinfachung des Entwurfsprozesses und der Reduktion der Drehmomentwelligkeit ausgehend von der Anzahl an Stäben. Die Bewertung von drei entworfenen Kandidaten erfolgt anhand von Kennlinien und Kennfeldern.