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2022 | Book

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Analyse segmentierter elektrischer Maschinen in einem Kfz-Antriebsstrang

Author: Sebastian Hermann Franz Schulte

Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden

Book Series : AutoUni – Schriftenreihe

Part of: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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About this book

Zur Integration elektrischer Antriebe in einem Kfz-Antriebsstrang mit spezifischem Bauraum werden in der vorliegenden Arbeit segmentierte elektrische Maschinen untersucht. Segmentierte elektrische Maschinen zeichnen sich dadurch aus, dass der Rotor nicht vollständig vom Stator überdeckt ist und so nicht zylindrische Bauräume besser ausgenutzt werden können. Nach einer analytischen Analyse werden getroffene Annahmen mittels FEM-Berechnungen überprüft, erkannte Effekte an den Segmentgrenzen genauer betrachtet und die berechneten Ergebnisse abschließend messtechnisch validiert.

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Table of Contents

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung

Mobilität ist im Begriff, den größten Wandel der letzten 100 Jahre zu vollziehen. Es deuten sich große Änderungen in der Nutzung neuer Mobilitätsangebote an. Ein Wandel hin zu einer nachhaltigeren Gestaltung des Verkehrs nimmt einen immer größer werdenden Raum im öffentlichen Diskurs ein.

Sebastian Hermann Franz Schulte

Kapitel 2. Grundlagen und Vorarbeiten

Zusammenfassung

Im Rahmen des vorliegenden Kapitels wird ein Überblick über den Einsatz und die Anforderungen an elektrische Maschinen in einem Kfz-Antriebsstrang gegeben. Anschließend wird der in der Dissertation behandelte neuartige Ansatz zur Implementierung elektrischer Leistung mittels segmentierter Maschinen im Kfz-Antriebsstrang vorgestellt und auf die wissenschaftlichen Vorarbeiten sowie bereits erprobte Einsätze der Technik eingegangen. Desweiteren werden die gängigsten Maschinentypen und Wicklungsdesigns beschrieben.

Sebastian Hermann Franz Schulte

Kapitel 3. Systemanalyse segmentierter Maschinen

Zusammenfassung

In diesem Kapitel erfolgt eine Herleitung der Systemvorteile für segmentierte Maschinen. Es wird auf konzeptionell bezogene Gestaltungsmöglichkeiten, wie die Bildung des Drehmoments aus einem größeren Rotorradius, eingegangen. Auf Basis der in getroffenen Vorauswahl werden Restriktionen in der Segmentierung aufgezeigt. Anschließend wird eine Analyse der Stärken und Schwächen segmentierter Maschinen für beispielhafte Anwendungsfälle durchgeführt.

Sebastian Hermann Franz Schulte

Kapitel 4. Untersuchung einer segmentierten PSM mit variierender Segmentanzahl

Zusammenfassung

Die Systemanalyse lässt deutliche Vorteile durch den Einsatz segmentierter Maschinen erwarten. In diesem Kapitel wird der Einfluss der Segmentierung auf die Maschinenperformance mittels FEM betrachtet. Es werden verschiedene Segmentierungen der gleichen Ausgangsmaschine verglichen und als Referenz auf eine unsegmentierte Maschine mit identischer Rotorgeometrie bezogen.

Sebastian Hermann Franz Schulte

Kapitel 5. Untersuchung der Randeffekte einer segmentierten PSM

Zusammenfassung

Im vorherigen Kapitel wurde der Einfluss der Segmentierung mit variierender Segmentanzahl dargestellt. Darauf aufbauend wird in diesem Kapitel auf die Betrachtung der Segmentgrenzen und die offenen Bereiche eingegangen. Es werden gezielt die Randeffekte im Vordergrund stehen und die Möglichkeit des Einflusses durch die Modellierung des letzten Zahns sowie die Schirmung der offenen Bereiche.

Sebastian Hermann Franz Schulte

Kapitel 6. Messtechnische Validierung und Interpretation der Berechnungen

Zusammenfassung

In den vorherigen Kapiteln wurden Herausforderungen bei der Segmentierung elektrischer Maschinen aufgezeigt und Möglichkeiten zur Verbesserung vorgestellt. Die Ergebnisse wurden vornehmlich mittels FEM in einer 2D-Simulation bestimmt. Im folgenden Kapitel werden anhand der Vermessung verschiedener Prototypen die Simulationsergebnisse validiert.

Sebastian Hermann Franz Schulte

Kapitel 7. Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung

Die Betrachtungen in der vorliegenden Dissertation zeigen, dass die hohen Anforderungen an Leistungs- und Drehmomentdichte, insbesondere in Hybridanwendungen, für elektrische Maschinen in einem Kfz-Antriebsstrang der Einsatz einer PSM mit einer Einzelzahnwicklung das größte Potential besitzt. Diese Bauweise besitzt Vorteile in Bezug auf Leistung, Akustik und Segmentierbarkeit. Anhand einer analytischen Analyse des optimalen Bohrungsdurchmessers kann gezeigt werden, dass der Einsatz segmentierter Maschinen deutliche Vorteile in der Drehmomentbildung liefern kann.

Sebastian Hermann Franz Schulte

Backmatter

Title: Analyse segmentierter elektrischer Maschinen in einem Kfz-Antriebsstrang
Author: Sebastian Hermann Franz Schulte
Copyright Year: 2022
Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-36700-8
Print ISBN: 978-3-658-36699-5
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-36700-8

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