Permanentmagneterregte Maschinen haben grundsätzlich einen schlechten Wirkungsgrad bei hohen Drehzahlen. Dies trifft auch auf Axialflussmaschinen zu, jedoch gibt es speziell bei diesem Maschinentyp eine Möglichkeit zur Erhöhung des Wirkungsgrades im Hochdrehzahlbereich. Durch die Veränderung der Luftspaltweite zwischen dem Stator und Rotor lässt sich die Rotorflussverkettung beeinflussen. Ein Vergrößern der Luftspaltweite verringert die Rotorflussverkettung und reduziert damit den für hohe Drehzahlen
üblicherweise notwendigen Feldschwächungsstrom.
Durch die Veränderung der Luftspaltweite wird ein neuer Freiheitsgrad im Betrieb der Maschine geschaffen. Dadurch erhöht sich der notwendige Rechenaufwand im Entwurfsprozess enorm. Um das optimale Maschinendesign zu finden, muss eine große Menge verschiedener Designs analysiert werden, weshalb es essenziell ist den Rechenaufwand zu minimieren. In dieser Arbeit wird ein recheneffizientes Verfahren zur Analyse von Axialflussmaschinen mit veränderbarer Luftspaltweite vorgestellt. Die untersuchte Maschine
wird als Traktionsantrieb für ein Rennfahrzeug in der Formula Student Serie ausgelegt. Zwei verschiedene Entwurfsszenarien werden vorgestellt und verglichen. Im ersten Szenario wird ein relativ einfaches Maschinenmodell mit einem statischen Luftspalt verwendet und die Maschine für einen einzigen Betriebspunkt optimiert. Im zweiten Szenario wird das in dieser Arbeit vorgestellte Analyseverfahren verwendet und die Maschine für variable
Luftspaltweite und unter Berücksichtigung von Fahrzyklen optimiert. Die Ergebnisse zeigen, dass der Wirkungsgrad der Maschine durch Luftspaltveränderung deutlich gesteigert werden kann. Ein Maschinendesign wird ausgewählt und ein Prototyp gebaut. Der Aufbau des Prototyps
sowie der Mechanismus für die Veränderung der Luftspaltweite wird vorgestellt und die Maschine getestet. Der Vergleich der Messdaten zu Simulationsergebnissen zeigt, dass die Daten grundsätzlich korrelieren, jedoch bei einigen Ergebnissen Diskrepanzen bestehen. Die vorliegenden Ergebnisse bilden jedoch eine solide Grundlage für zukünftige Forschung.
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