In this paper the parameters of an axial-flux induction machine are determined. The parameters are part of equations describing the dynamic of the machine and hence required to develop a dynamic model based on the winding function theory. This theory is widely used to simulate faults in different radial-flux machines. Former articles all dealing just with radial-flux machines. Here the theory for axial-flux induction machines is introduced and applied for parameter determination. This paper will be useful to construct a model of axial-flux induction machines in a simulation environment like MATLAB/ SIMULINK.

This paper presents an analytical method for describing a single-stator axial-flux induction machine with squirrel cage. First, all kinds of axial-flux induction machines are described and their advantages and disadvantages are discussed. Afterwards, the current sheet theory and its application to the single-stator axial-flux induction machine is explained. Based on this, the derivation of the magnetic flux density in the air gap is illustrated. From this, the flux linked with the stator phases and the squirrel cage as well as the inductances are calculated. The analytical description is completed with the estimation of the electromagnetic torque and of the parameters of the single-phase equivalent circuit.

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ZusammenfassungDer Einsatz einer hochdrehenden Antriebsmaschine in einem Straßenbahnfahrzeug ermöglicht die Steigerung des Wirkungsgrades und der Leistungsdichte. Aus einem Referenzsystem werden die Anforderungen an den hochdrehenden Motor abgeleitet. Das Referenzsystem bildet ein Bestandsstraßenbahnfahrzeug ab, welches in Zürich eingesetzt wird. Mittels einer systematischen Technologieauswahl werden verschiedene Antriebskonzepte hinsichtlich ihrer Eignung für die Anwendung verglichen. Dabei werden verschiedene Maschinenkonzepte, Konstruktionslösungen sowie Kühlkonzepte betrachtet. Ausgewählt wird eine Asynchronmaschine mit einer Maximaldrehzahl von 20.000 min−1 und einer S1-Dauerleistung von 75 kW. Die Asynchronmaschine ist als Innenläufermaschine mit Flüssigkeitskühlung ausgeführt, basierend auf dem Anforderungskatalog. Anschließend wird ein Vergleich mit dem Referenzantrieb durchgeführt und zum Schluss ein Prototyp gefertigt.