Permanent magnet synchronous machine design for hybrid electric cars with double e-motor and range extender

摘要

Es wird der Entwurf einer 6-poligen Innenläufer-Permanentmagnet-Synchronmaschine mit vergrabenen NdFeB-Dauermagneten in V-Form für eine Leistung von 24 kW dauernd, 48 kW kurzzeitig bei 4167 min~(-1) mit maximal 10,000 min~(-1) für ein Mittelklasse-Hybrid-Elektrofahrzeug mit Doppel-E-Antrieb und Range Extender beschrieben. Basierend auf den Anforderungen für das Fahrzeug mit zwei Getriebestufen und zwei baugleichen E-Maschinen, wird eine dieser Synchronmaschinen mit einer hohen Dauerleistungsdichte auf Grund einer intensivierten Flüssigkeitsmantelkühlung mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode elektromagnetisch, mechanisch und thermisch ausgelegt. Auf Basis dieser Konstruktion wurde eine Prototypmaschine gebaut und messtechnisch untersucht. Die Ergebnisse der Leerlauf- und Belastungsmessungen auf dem Prüfstand werden dargestellt. Die Wirksamkeit des Kühlkonzepts wird mit gemessenen Temperaturerhöhungen bestätigt, und thermische Reserven werden aufgezeigt.%The design of a 6-pole inner-rotor permanent magnet synchronous machine with buried Ⅴ-shaped NdFeB-magnets for a power of 24 kW (cohtin,), 48 kW (short-term overload) at 4167 min~(-1), with a maximum speed 10000 min~(-1), is described for the use in a medium-sized hybrid-electric car with double-E-drive and range extender. Based on the specifications of this vehicle with a two-stage transmission and two identical electrical machines, one of these synchronous machines is designed electromagnetically, mechanically and thermally for a high power-to-weight ratio via an intensified liquid jacket cooling. This led to the construction of a prototype machine, which was thoroughly tested. The test results at no-load and load conditions are discussed. The effectiveness of the chosen cooling system is verified by temperature measurements; the tests show that the prototype machine has a certain reserve, so that the final machine design can be done cheaper and more compact.