Optimization of multiphase permanent magnet synchronous machines on system level with reduced losses

Die Anforderungen an elektrische Maschinen in Elektrischen- und Hybrid- Elektrischen Fahrzeugen sind eine hohe Leistungsdichte, ein Stator und Rotor magnetisches Feld mit niedrigem Oberwelleninhalt und bestes akustisches Verhalten. Sechsphasige permanent magneterregte Synchronmaschinen zeigen signifikante Vorteile gegenüber den konventionellen dreiphasigen PMSMs, wie beispielsweise reduziertem Strom pro Phase im Umrichter, weniger Grundwellenverlusten aufgrund eines besseren Wicklungsfaktors und eine erhöhte Fehlertoleranz. Auf der anderen Seite ist, unter Annahme desselben Bauraums, der Anstieg des Drehmoments sehr gering. Aus diesem Grund liegt der Hauptfokus dieser Dissertation auf der Erhöhung der Leistungsdichte mehrphasiger elektrischer Antriebe, wo Optimierungen und Untersuchungen auf Systemebene durchgeführt werden. Simulationen auf Systemebene, welche die Leistungselektronik, unterschiedliche Steuerungsstrategien sowie die elektrischen Maschinen beinhalten, werden entwickelt und untersucht. Unter Berücksichtigung der elektrischen und mechanischen Phasenverschiebung zwischen den zwei-dreiphasigen Wicklungen werden verschiedene Wicklungskonzepte der sechsphasigen elektrischen Maschine entwickelt, um ein besseres Verständnis von deren Vor- und Nachteilen zu gewinnen. Detaillierte Analysen werden durchgeführt, um die Quellen und Einflüsse der Oberwellen sowie hochfrequenten durch den Umrichter induzierten Oberschwingungen auf die Verluste und Performanz der elektrischen Maschine zu verstehen. Das Drehmoment, Eisenverluste, Magnetverluste sowie Kupferverluste werden insbesondere hinsichtlich Umrichter getakteter sowie sinusförmiger Stromeinprägungen untersucht.