Statorkonzepte für 2-polige High-Speed-PM-Synchronmotoren

Bei hochtourigen Antriebssystemen kommen zunehmend PM-Synchronmotoren zum Einsatz, die in Form von Einbaumotoren integraler Bestandteil eines Aggregats sind. Aufgrund der hohen Betriebsdrehzahl führt die interdisziplinäre Entwicklung des Aggregats meist zu 2-poligen Kurzmotoren. Insbesondere für diese 2‑poligen PM-Synchronmotoren werden Wicklungssysteme benötigt, die zu einem möglichst kompakten Stator führen. Zusätzlich werden eine gute Grundfeldausnutzung sowie ein akzeptables Oberfeldverhalten zur Limitierung der Rotor-Wirbelstromverluste erwartet. Verteilte Zahnspulenwicklungen stellen hier einen neuen Ansatz dar, der im Detail beschrieben wird. Im einfachsten Fall besteht die verteilte Zahnspulenwicklung aus einfachen Doppel-Zahnspulen. Am Beispiel eines Turboverdichters werden drei PM-Synchronmotoren mit unterschiedlichen Wicklungssystemen ausgelegt und als Mustermotoren für die experimentelle Erprobung angefertigt. Die Erprobung bestätigt die Simulationsergebnisse, und es kann gezeigt werden, dass verteilte Zahnspulenwicklungen sinnvoll bei High-Speed-PM-Synchronmotoren eingesetzt werden können, da in Verbindung mit ihnen nur geringe Rotor-Wirbelstromverluste auftreten.