Flux-Switching Maschine mit Hybriderregung

Im Bereich des Elektromaschinenbaues spielen Permanentmagnete aus seltenen Erden eine zentrale Rolle. Da aber mehr als 90% der weltweit geförderten seltenen Erden aus China kommen und zwischenzeitliche Ausfuhrbeschränkungen immer wieder zu hohen Preisen geführt haben, gibt es Bestrebungen, die Verwendung seltener Erden in elektrischen Maschinen zu reduzieren. Dies kann auf unterschiedlichem Wege geschehen. Eine Möglichkeit stellt die Hybriderregung dar, bei der ein Teil der Permanentmagnete in einer Maschine durch eine stromdurchflossene Wicklung ersetzt wird. In dieser Arbeit werden unterschiedliche Topologien hybriderregter elektrischer Maschinen hinsichtlich ihrer Eignung, den magnetischen Fluss mit Hilfe einer elektrischen Zusatzerregung zu variieren, untersucht. Alle untersuchten Topologien lassen sich auf eine Form der Flux-Switching Maschine zurückführen. Dieser Maschinentyp wurde ausgewählt, da eine zusätzliche Erregerwicklung am Stator befestigt werden kann und somit Schleifringe entfallen können. In einer Reihe von Finite-Elemente-Simulationen wurde die Auswirkung von unterschiedlichen Magnetmaterialen auf die Flussregelbarkeit, sowie auch die Abhängigkeit von relevanten elektrischen Größen (Harmonische der Spannung) von geometrischen Parametern der Maschinen untersucht. Von den untersuchten Maschinen wurde eine Topologie ausgewählt, ein Prototyp aufgebaut und die Simulationsergebnisse messtechnisch verifiziert.