Berechnungsgrundlagen für Transversalflußmaschinen

Übersicht Ausgehend von der Transversalfluß-Anordnung des magnetischen Kreises wird für permanentmagneterregte Synchronmaschinen die Berechnungsmethode beschrieben. Hierbei ist vorausgesetzt, daß durch Wechselrichterspeisung die Stromform näherungsweise trapezförmig vorgegeben ist. Für ein- und zweiseitige Statoranordnungen sowie Erregersysteme in Flachmagnet- und Sammlerkonfiguration werden die mathematischen Beziehungen zwischen Feld- und Stromgrößen und den Abmessungsparametern angegeben. Es wird auf verschiedene Verfeinerungsstufen des Berechnungsverfahrens, etwa durch Berücksichtigung von Streuflußkomponenten und Sättigung des Eisenwegs, hingewiesen. Vergleiche mit der dreidimensionalen FE-Methode und mit Messungen an einem Modellmotor beschließen die Arbeit.

---

Calculation and design consideration for synchronous machines with transvers flux configuration

Contents For synchronous machines based on permanent magnet excitation and the transvers flux concept an analytical approach for field and force calculations is being described. One of the assumptions is a known trapezoidal wave form of the armature current, maintained by appropriate frequency inverter and terminal voltage. The analysis covers one and two-sided armature configurations as well as different configurations of the excitation (magnet) system of the rotor. Refinements of the analysis can be achieved by taking into account magnetic leakage components and saturation effects. Comparisons with the 3-dimensional FE-computation and with results from measurements are presented.

---

Verwendete Symbole A _a Ankerstrombelag - B _a Induktionskomponente des Ankers - B ₀ Leerlaufinduktion im Spalt (Flachmagnet) - B _0d Leerlaufinduktion vond-Magnet - B _0q Leerlaufinduktion vonq-Magnet - B _r Remanenzinduktion - B _rd Remanenzinduktion, vond-Magnet - B _rq Remanenzinduktion, vonq-Magnet - b _M Polabmessung in Umfangsrichtung - F Umfangskraft - F _A(F) Kraftdichte (Flachmagnet) - F _A(S) Kraftdichte (Sammler) - G _am Stromdichte der Ankerwicklung (maximal) - H _c Koerzitiv-Feldstärke - H _cd Koerzitiv-Feldstärke (d-Magnet) - H _cq Koerzitiv-Feldstärke (q-Magnet) - h _d Magnethöhe (d-Magnet) - h _q Magnethöhe (q-Magnet) - h _i Hohlabmessung, axial - h _M Magnethöhe (Flachmagnet) - i _a Ankerstrom - i _am Ankerstrom (maximal) - k Mittelwert-Koeffizient - k _b Mittelwert-Koeffizient für Rechteckstrom - k _F Korrektur-Koeffizient (Ber. v. Streuung u. Sätt.) - k _d Korrektur-Koeffizient beid-Magneterregung - k _q Korrektur-Koeffizient beiq-Magneterregung - L _a Ankerinduktivität - l _M Magnetabmessung, radial - N _p Polzahl - P _mech Mechanische Leistung - R _a Magnetischer Widerstand (M W), Ankerelement - R _dM M W, d-Magnet - R _j M W, Rückschlußjoch - R _M M W, Flachmagnet - R _qM M W, Quermagnet - R M W, Luftspalt - R ₁ M W, Luftspaltanteil - R ₂ M W, Luftspaltanteil - R _N M W, Streuanteil-Nut - R _M M W, Streuanteil-Pollücke - R _d ,R _q M W, Kombinationswert - T Periode der Feld- und Stromschwingung - T ₁ Halbe Kommutierungszeit - T ₂ Halbe Anstiegszeit vonu _i - T _k Kommutierungszeit - T ₀ Kommutierungsabschnitt - T _a Ankerzeitkonstante - U _k1 Kommutierungsspannung - U _i Induzierte Spannung, maximal - u _i Induzierte Spannung - u _i0max Induzierte Spannung, Leerlauf, maximal - u _imi Induzierte Spannung, Mittelwert - v Umfangsgeschwindigkeit - w Windungszahl der Ankerwicklung - W _m Magnetische Energie - _a Ankerdurchflutung - _Md, _Mq Magnetdurchflutung fürd, q-Magnet - _M Magnetdurchflutung (Flachmagnet) - _d Abmessungsquotient,d-Zweig - _q Abmessungsquotient,q-Zweig - _dg Abmessungsquotient - Luftspaltlänge - ^x Modifizierter Luftspalt - ₀ Permeabilität, Luft - _p Relativ Permeabilität, Permanentmagnet - Polteilung - _a Ankernutzfluß - _p Polfluß - _ai Ankerfluß, ideal - Spezifischer Widerstand