Zusammenfassung
Das Wicklungsschema einer elektrischen Synchronmaschine ist ein wichtiger Parameter zur Beeinflussung der Drehmomentcharakteristik oder einfach zur Reduzierung der Herstellungskosten. Bei der Wicklungsauslegung muss des Weiteren der Wirkungsgrad berücksichtigt werden, da Verluste zur Erwärmung der Maschine führen und den Betriebsbereich eingrenzen können. Einen wesentlichen Verlustanteil stellen die sogenannten Eisenverluste dar, die durch Magnetisierungsvorgänge entstehen und durch zeitaufwendige numerische Simulationen berechnet werden müssen. Eine schnelle Abschätzung der Eisenverluste ist daher im frühen Auslegungsprozess von großem Interesse. Das Ziel dieser Arbeit liegt darin, die grundlegenden Verlustmechanismen und die Zusammenhänge zwischen dem Wicklungsschema und den Eisenverlusten zu verdeutlichen, um Wicklungsarten hinsichtlich ihrer Eisenverluste einfacher bewerten zu können. Da sich das Luftspaltfeld und dessen harmonisches Spektrum für verschiedene Wicklungsarten analytisch leicht bestimmen lässt, wird deren Zusammenhang mit den Eisenverlusten betrachtet. Hierzu werden mittels numerischer Simulationen Strombelagsmodelle untersucht, mit denen einzelne Oberwellen simuliert und die Einzelverluste berechnet werden. Es wird gezeigt, dass Amplitude und Winkelgeschwindigkeit einer Oberwelle die maßgebenden Faktoren in Bezug zu den Eisenverlusten darstellen. Des Weiteren werden die Erkenntnisse mit Verlustsimulationen von gezonten sowie gesehnten Wicklungen und Zahnspulen-Wicklungen verglichen. Es zeigt sich, dass Harmonische höherer Ordnung Rotorverluste und die Grundwelle hauptsächlich Statorverluste verursachen. Des Weiteren wird gezeigt, dass Unterwellen, die häufig bei Zahnspulenwicklungen vorkommen, sowohl hohe Verluste im Rotor, als auch im Stator bewirken.
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