Cast coils for electrical machines and their application in automotive and industrial drive systems

Groninger, Michael; Horch, Felix; Kock, Alexander; Jakob, Michael; Ponick, Bernd

doi:10.1109/edpc.2014.6984384

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“…The dimensional accuracy of the AM process would allow the production of multilayer windings applicable to electrical machines, transformers and inductors if the electrical insulation could be reliably applied. The AM process is an expensive manufacturing method at present, however, casting technology could be used as an alternative production method with similar geometric freedom, [27], [28]. This paper has demonstrated a significant reduction in AC winding loss through the use of shaped windings.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 83%

Additive manufacturing of shaped profile windings for minimal AC loss in gapped inductors

Simpson

Mellor

2017

2017 IEEE International Electric Machines and Drives Conference (IEMDC)

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Section: Discussionmentioning

confidence: 83%

Additive manufacturing of shaped profile windings for minimal AC loss in gapped inductors

Simpson

Mellor

2017

2017 IEEE International Electric Machines and Drives Conference (IEMDC)

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“…Dazu passende Ergebnisse finden sich auf Basis von Finite-Elemente-Rechnungen auch bei Gröninger u. a. [16]. Auf Unterschiede in den Ergebnissen wird im weiteren Verlauf der vorliegenden Arbeit eingegangen.…”

Section: Chronologische Darstellungunclassified

Untersuchung der Stromverdrängung im Ständer hoch ausgenutzter elektrischer Maschinen

Junginger¹

2017

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Die vorliegende Arbeit zeigt, dass das etablierte, über hundert Jahre alte, analytische Berechnungsverfahren zur Bestimmung der Stromverdrängung mit seiner Annahme eines reinen Nutquerfeldes für hoch ausgenutzte elektrische Maschinen mit flachen Massivleitern nicht ausreicht. Die Arbeit legt dar, dass es durch zusätzliche Effekte zu einer signifikanten Beeinflussung der resultierenden Stromverdrängung kommen kann. Mit der magnetischen Sättigung, der nebeneinanderliegenden Anordnung von zwei zu verschiedenen Strängen gehörenden Spulenseiten in einer Nut und der Wechselwirkung mit dem Luftspaltfeld werden drei wesentliche Ursachen für zusätzliche Stromverdrängungseffekte identifiziert und behandelt, welche mit den im Stand der Technik beschriebenen Methoden keine ausreichende Berücksichtigung finden. Für die magnetische Sättigung und die nebeneinanderliegende Anordnung von zwei zu verschiedenen Strängen gehörenden Spulenseiten in der Nut werden die Zusammenhänge in analytischer Form dargestellt. In der Arbeit werden in weiten Teilen Untersuchungen mittels Finite-Elemente-Rechnungen durchgeführt, um zusätzliche Stromverdrängungsursachen zu bestimmen. Dazu wird zunächst eine geeignete Form für die Auswertung der Finite-Elemente-Simulationen entwickelt, da es bisher noch keine etablierte Methode für diese Anwendung gibt. Aus den Betrachtungen werden nach Möglichkeit analytische Ansätze zur Bestimmung der Stromverdrängung abgeleitet. Die analytische Berechnung ermöglicht es, bereits im frühen Auslegungsprozess die tatsächlich auftretenden Wechselstromverluste zu bestimmen. Die vorgestellten Methoden ergänzen das gängige analytische Verfahren. Die entwickelten Methoden werden mit Hilfe von numerischen Vergleichsrechnungen und Messungen am Prüfstand auf Plausibilität geprüft.

show abstract

“…Motorettes have also been used to evaluate impact of different winding arrangements [20]- [28] and stator slot shapes [16] on the heat transfer effects. The motorette informed thermal design process has been found particularly useful when developing less common machine designs, where several design iterations are usually required to satisfy all the design requirements [18], [30]. However, some of the design alterations to improve heat transfer from the machine body also influence the machine electromagnetic behaviour, in particular the generated power loss.…”

Section: ) Thermal Analysismentioning

confidence: 99%

Experiment informed methodology for thermal design of PM machines

Ayat

Wróbel

Goss

et al. 2016

2016 Eleventh International Conference on Ecological Vehicles and Renewable Energies (EVER)

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The common approach used in the thermal design of electrical machines is calibrating thermal models based on the designer's previous experience, or hardware tests on a prototype machine. This allows for various manufacture and assembly nuances to be accounted for in the design process, assuring accurate and computationally efficient predictions of the machine thermal behaviour. The post-manufacture calibration of thermal models from tests on a complete machine has limited use in development of machine topologies, where no previous experience or machine hardware exist. In this context, an experiment informed design technique that makes use of reduced order machine sub-assemblies presents an attractive alternative. In particular, the hardware manufacture cost and time is significantly reduced compared to the prototyping of the complete machine assembly. This allows for numerous hardware samples to be constructed and tested, to inform the machine design process. The use of the machine sub-assembly testing is focused, but not limited to identifying and quantifying various power loss and heat transfer phenomena. This paper reviews the applicability of the sub-assembly testing in a broader context of the machine design. The aim of the research focuses on formulating a basis for sub-assembly based, experiment informed methodology for the thermal design of electrical machines.

show abstract

Cast coils for electrical machines and their application in automotive and industrial drive systems

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Additive manufacturing of shaped profile windings for minimal AC loss in gapped inductors

Additive manufacturing of shaped profile windings for minimal AC loss in gapped inductors

Untersuchung der Stromverdrängung im Ständer hoch ausgenutzter elektrischer Maschinen

Experiment informed methodology for thermal design of PM machines

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