Entwicklung und Konstruktion einer permanentmagneterregten Synchronmaschine für einen Formula Student Elektrorennboliden

Abstract

Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Auslegung, Konstruktion und Fertigung sowie Prüfstandtests einer permanentmagneterregten Synchronmaschine. Diese soll im ersten, rein elektrisch betriebenen Rennboliden EDGE6 von TUW Racing, dem Rennteam der TU Wien, eingesetzt werden und bei den Formula Student Rennbewerben im Sommer 2014 im Einsatz sein. Ziel ist es eine Maschine zu entwickeln, die auf die speziellen Anforderungen eines solchen Rennwagens abgestimmt ist. Spezieller Fokus wird dabei auf hohe Leistungs- und Drehmomentdichte gelegt, um in weiterer Folge die Gesamtmasse des Rennwagens gering zu halten. Weiters sind die Maschinenparameter Leistung, Drehmoment, Drehzahl, Spannung sowie Abmessungen auf die Bedingungen im Rennbetrieb sowie auf das Gesamtfahrzeugkonzept abzustimmen, um ein optimales Packaging zu erhalten. Analytische Berechnungen der groben Motorabmaße gehen den FEM-Simulationen voraus, aus welchen die genauen Abmessungen der Komponenten bestimmt werden. 3D-FEMBerechnungen sind für die Auslegung der Magnetsegmentierung notwendig. Bei der mechanischen Auslegung sowie des gesamten Fertigungsprozesses kann dankenswerterweise auf Unterstützung des Racing Teams sowie dessen Sponsoren zurückgegriffen werden.

This master thesis deals with design, construction, manufacturing and test bench measurements of a permanent magnet synchronous machine. This machine is specially designed for the first electric racing car EDGE6 of TUW Racing, the racing team of the Vienna University of Technology, and will be in use at the Formula Student racing competitions in summer of 2014. The goal is to develop an electrical machine which fits to the specific requirements of such a racing car. Special focus is placed on high power as well as high torque density to keep the total mass of the car low. Furthermore, the machine parameters power, torque, speed, voltage and dimensions are chosen to fit to the conditions in racing as well as on the overall vehicle concept in order to obtain an optimal packaging. Analytical calculations of the electromagnetic parameters and geometric sizes are done before the FEM simulations, from which the exact dimensions of the components are determined. 3D-FEM calculations are necessary for the layout of the magnet segmentation. Special help for the mechanical design and the manufacturing process can be thankfully accessed from the racing team and its sponsors.