Erd, Nicolas (2024)
Permanentmagneterregte Synchronmaschinen mit Zahnspulenwicklung und massivem Rotorjoch für getriebelose Offshore-Windenergieanlagen.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00028080
Ph.D. Thesis, Primary publication, Publisher's Version
Text
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Item Type: | Ph.D. Thesis | ||||
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Type of entry: | Primary publication | ||||
Title: | Permanentmagneterregte Synchronmaschinen mit Zahnspulenwicklung und massivem Rotorjoch für getriebelose Offshore-Windenergieanlagen | ||||
Language: | German | ||||
Referees: | Binder, Prof. Dr. Andreas ; Schäfer, Prof. Dr. Uwe | ||||
Date: | 25 September 2024 | ||||
Place of Publication: | Darmstadt | ||||
Collation: | xvii, 353 Seiten | ||||
Date of oral examination: | 17 May 2024 | ||||
DOI: | 10.26083/tuprints-00028080 | ||||
Abstract: | Diese Arbeit befasst sich mit drehmomentstarken permanentmagneterregten Synchronmaschinen mit Zahnspulenwicklung und massivem, elektrisch leitfähigem Rotorjoch. Konkret wird für eine getriebelose Offshore-Windenergieanlage mit einer Bemessungsleistung von 8 MW bei einer Drehzahl von 10,2/min der Einsatz von Zahnspulenwicklungen im Vergleich zu einer verteilten Einschichtwicklung untersucht. Die insbesondere bei Zahnspulenwicklungen auftretenden Statorluftspaltfeldharmonischen induzieren das massive Rotorjoch und führen zu Rotorwirbelstromverlusten, die im Rahmen des Maschinenvergleichs analytisch mit konstanten Ersatzmaterialparametern berechnet werden. Der Vergleich zwischen der verteilten Einschichtwicklung und zwei ausgewählten Zahnspulenwicklungen wird anhand von numerisch optimierten Maschinenentwürfen mit vorgegebenem Bauraum durchgeführt. Dabei zeigt sich, dass die beiden betrachteten Zahnspulenwicklungen aufgrund des geringeren Arbeitswellenwicklungsfaktors und wegen ihrer signifikanten Statorfeldharmonischen stets einen geringeren Wirkungsgrad und einen kleineren Grundschwingungsleistungsfaktor als die verteilte Wicklung bei gleichem Magnetmaterialeinsatz aufweisen. Für eine Magnetmasse von 4300 kg erreichen die Zahnspulenwicklungen abhängig von der gewählten Lochzahl einen um 1,1 bis 2,2 Prozentpunkte geringeren Wirkungsgrad im Bemessungspunkt als die verteilte Einschichtwicklung mit einem Wirkungsgrad von 94,4 %. Die Zweckmäßigkeit der angewendeten Berechnungs- und Auslegungsmethoden wird durch die Auslegung, den Bau und die Vermessung einer gegenüber den Windgeneratoren stark verkleinerten Prototypmaschine mit einem Bemessungsdrehmoment von 2800 Nm erbracht. |
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Alternative Abstract: |
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Uncontrolled Keywords: | PMSM, Wirbelströme, Optimierung, Entwurf, Synchronmaschine | ||||
Status: | Publisher's Version | ||||
URN: | urn:nbn:de:tuda-tuprints-280804 | ||||
Classification DDC: | 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering and machine engineering 600 Technology, medicine, applied sciences > 621.3 Electrical engineering, electronics |
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Divisions: | 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electrical Energy Conversion | ||||
TU-Projects: | Stiftung Energieforschung Baden-Württemberg|FKZ A336 19|Optimierung eines re | ||||
Date Deposited: | 25 Sep 2024 12:02 | ||||
Last Modified: | 26 Sep 2024 07:52 | ||||
URI: | https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/28080 | ||||
PPN: | 521699878 | ||||
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