Auslegung von Asynchronmaschinen mit konzentrierten Wicklungen

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Thema der rotierenden konzentriert gewickelten elektrischen Antrieben, und insbesondere mit den Herausforderungen, die die asynchrone Bauart des Rotors mit sich bringt. Zu Herausforderungen zählen erhöhte Magnetisierungsströme bei einsatz von herkömmlichen Zahnwicklungen mit hohen Polpaarzahlen und niedrigen Wicklungsfaktoren (Oberwellenausführungen), zusätzliche Rotorverluste, welche infolge der starken Luftspaltharmonischen entstehen oder auch die Gefährdung der mechanischen Stabilität durch zu hohe Temperatur und Temperaturdifferenzen in bewegten Bauteilen. In dieser Arbeit werden Methoden aufgezeigt, welche einen effizienten und sicheren Einsatz von konzentrierten Wicklungen in Asynchronmaschinen ermöglichen. Hierzu werden die Vorschriften zum Berechnen von konventionellen Wicklungen im Hinblick auf die besonderen Eigenschaften der konzentrierten Wicklungen untersucht. Die neuen modifizierten Ausdrücke werden an konkreten Beispielen angewandt. Es werden neue Wicklungstopologien vorgestellt. Darüber hinaus wird gezeigt, dass die Wicklungsanordnung nicht zwangsweise symmetrisch sein muss. Außerdem wird eine besonders seltene konzentriert gewickelte Grundwellenmaschine untersucht. Neben den heute in der Elektromobilität flächendeckend eingesetzten Hochvoltantrieben mit Batteriespannungen von 300V und höher, wurde im Jahr 2014 eine weitere neuartige Käfigwicklung namens ISCAD (Intelligent Stator Cage Drive) vorgestellt. ISCAD ist ein innovativer und weltweit einzigartiger Hochleistungsantrieb auf 48V Ebene und stellt zweifelsohne die kompakteste Wicklungsausführung dar. Um die thermische Stabilität einer konzentriert gewickelten Asynchronmaschine zu gewährleisten, wird diesem Thema besondere Aufmerksamkeit geschenkt.