The stacked polyphase bridges (SPB) converter topology is investigated in the presentthesis as a fault-tolerant choice for permanent-magnet synchronous reluctance (PMSyn-Rel) motor control. Integrated motor drive systems are studied as they offer great benefitsfor propulsion applications. Moreover, the importance of a modular topology, like theSPB, for an electric powertrain is discussed. The latter consists of a number of seriesconnected, 3-phase 2-level inverter submodules that supply separate sets of windings ina multi-star motor. The specifications of building a four-board SPB setup are examined,while the challenges of an active voltage balancing controller are analyzed. The designprocess is explained step-by-step and the final printed circuit boards (PCBs) are presented.Furthermore, the significance of low electromagnetic interference design for a converterthat requires high speed communication is highlighted. Finally, the prototype is testedthoroughly and the expected fault-tolerant capabilities are validated on a PMSynRel motor. / I detta examensarbete unders¨ok SPB-omriktartopologin (stacked polyphase bridges converter)i termer av ett feltolerant elektriskt drivsystem f¨or en permamentmagnetassisteradsynkron reluktansmaskin (PMSynRel). SPB-omriktaren best°ar av ett antal seriekoppladetrefasomriktare av tv°aniv°atyp som, var och en, f¨orser effekt till en trefaslindningtillh¨orande en modul¨ar elmaskin av multifastyp. Specifikation, design och konstruktion aven SPB-omriktare med fyra seriekopplade moduler studeras. Designproceduren presenterasi en steg-f¨or-steg-process och de tillverkade kretskorten presenteras utf¨orligt. Kommunikationenmellan de olika kretskorten unders¨oks med s¨arskild tonvikt p°a l°ag elektromagnetiskinterferens vilket ¨ar n¨odv¨andigt om h¨og kommunikationshastighet skall kunnauppn°as. Den f¨ardigst¨allda prototypen har utv¨arderats experimentellt och kapaciteten f¨orfeltolerans har demonstrerats vid drift av en PMSynRel-maskin utrustad med en multifaslindning.

The growing need for simpler and cheaper manufacturing process has led to the research into fractional-slot concentrated-wound (FSCW) motors. This concept has been widely investigated for surface-mounted permanent magnet (SMPM) machines. This thesis studies the same concept applied for synchronous reluctance machines (SynRM). In this thesis, a FSCW, 15 kW, 4-pole, Permanent-Magnet-Assisted Synchronous Reluctance Machine (PMaSynRM) is designed and optimized using finite element method (FEM) based simulations for a set of given technical specifications. Initially, the existing synchronous machine topologies are investigated and later two novel motor designs are introduced and optimized, namely, a FSCW-SynRM and a FSCW-PMaSynRM with ferrite magnets. Moreover, the influence of replacing ferrite material with Neodymium Iron Boron (NdFeB) in the FSCWPMaSynRM is analyzed. Detailed investigations are performed in order to compare the impact of material at different temperatures. Variation of the torque-speed capabilities with temperature and a safe operating temperature range where the magnets are not demagnetized are identified. The variation of overload capability with temperature is also studied. Finally, a comparison between the new proposed designs and other existing standard design topologies is performed. It was found that FSCW-SynRM present lower efficiency, power factor and higher torque ripple than DW-SynRM. However when ferrite magnets are inserted in FSCW-PMaSynRM the efficiency, power factor and the flux-weakening capability exceed the values of the DW-SynRM. Moreover, by using NdFeB instead of ferrite in FSCW-PMaSynRM, the torque ripple, the fluxweakening capability and the overload capability improve and a wider safe temperature range for no demagnetization is achievable. Finally, it is found that DW-PMaSynRM with ferrite presents the same efficiency level as FSCW-PMaSynRM with ferrite, but higher power factor and lower torque ripple. However FSCW-PMaSynRM with ferrite have other advantages, such as shorter end-winding length, good fault-tolerant capability and simpler and cheaper manufacturing process. / Det växande behovet av enklare och billigare tillverkningsprocesser har lett till att den senaste forskningen om elektriska maskiner har fokuserats till maskiner med koncentrerade lindningar (FSCW). Detta koncept har i stor utsträckning undersökts för synkronmaskiner med ytmonterade permanentmagneter (SMPM). Detta projekt studerar samma lindning koncept, tillämpat på synkrona reluktansmaskiner (SynRM). I denna avhandling är en 15 kW, 4-polig, SynRM med FSCW och permanentmagneter (PMaSynRM) utformad och optimerad med användandet av finita elementmetoden (FEM). Simuleringar för en uppsättning givna, tekniska specifikationer har genomförts. Inledningsvis undersöks den befintliga synkronreluktansmaskinen med distribuerad lindning och senare presenteras och optimeras två nya motorkonstruktioner: en FSCW-SynRM respektive en FSCW-PMaSynRM med ferritmagneter. Vidare analyseras påverkan av att ersätta ferritmaterial med neodym-järn-bor (NdFeB) i FSCW-PMaSynRM. Detaljerade undersökningar genomförs för att jämföra effekten av materialen vid olika temperaturer. Variationen av maximal vridmomentet som funktion av hastighet vid olika temperaturer identifierar ett säkert driftstemperaturintervall där magneterna inte avmagnetiseras. Även variationen i överbelastningskapacitet vid olika temperaturer studeras. Slutligen görs en jämförelse mellan den nya föreslagna designen och andra befintliga topologier. Resultaten visar att FSCW-SynRM har lägre effektivitet och effektfaktor, samt högre vridmomentsrippel än DW-SynRM. När ferritmagneter är införda i FSCW-PMaSynRM erhålls emellertid högre värden på effektivitet, effektfaktor och fältförsvagning än i DW-SynRM. Genom att använda NdFeB i stället för ferrit i FSCW-PMaSynRM förbättras dessutom vridmomentet, fältförsvagningskapaciteten och överbelastningskapaciteten, vilket ger ett bredare temperaturområde utan avmagnetisering. Slutligen visar DW-PMaSynRM med ferrit samma effektivitetsnivå som FSCW-PMaSynRM med ferrit, men med högre effektfaktor och lägre vridmomentsrippel. FSCW-PMaSynRM med ferrit har dock andra fördelar, såsom kortare härvänderna, god feltolerans samt enklare och billigare tillverkningsprocess.