The introduction of inverters utilizing wide band-gap semiconductors allow for higher switching frequency and improved machine drive energy efficiency. However, inverter switching results in fast voltage surges which cause overvoltage at the stator terminals and uneven voltage distribution in the stator winding. Therefore, it is important to understand how next generation machine drives, with higher switching frequency, affect the voltage distribution. For this purpose, a lumped-parameter model capable of simulating winding interturn voltages for the wide frequency range of 0-10 MHz is developed for a slotless PMSM. The model includes both capacitive and inductive couplings, extracted from 2D finite element simulations, as well as analytically estimated resistive winding losses. The developed model of a single phase-winding is used to investigate how machine design aspects such as insulation materials and winding conductor distribution affects both voltage distribution and winding impedance spectrum. Validation measurements demonstrate that the model is accurate for the wide frequency range. The sensitivity analysis suggests that the winding conductor distribution affect both impedance spectrum and voltage distribution. For the slotless machine, capacitance between the winding and the stator is several times smaller than capacitance between turns. Therefore, the high-frequency effects are dominated by the capacitance between turns. Insulation materials that affect this coupling does therefore have an impact on the impedance spectrum but does not have any significant impact on the voltage distribution. / Nästa generations inverterare för styrning av elektriska maskiner, baserade på bredbandgaps komponenter, tillåter högre switchfrekvenser vilket skapar en energieffektivare drivlina. Nackdelen är att snabba spänningsflanker från den höga switchfrekvensen skapar överspänning på stators anslutningar och en ojämn spänningsfördelning i statorlindningen. Det är därför betydelsefullt att förstå hur dessa nya drivlinor påverkar lindningens spänningsfördelning. I denna rapport används en modell kapabel att simulera lindningens spänningsfördelning i det breda frekvensspektrumet 0-10 MHZ. Modellen är framtagen för en faslindning av en PMSM, utan statoröppning, som inkluderar både kapacitiva och induktiva kopplingar samt analytiskt beräknade lindningsförluster. Modellen används för att undersöka spänningsfördelningen i lindningen samt inverkan från designparametrar som isolationsmaterial och lindningsdistribution. Känslighetsanalysen visar att lindingsdistributionen har en signifikant påverkan på både impedansspektrumet och spänningsfördelningen. För den studerade maskintypen är det kapacitansen mellan varv som är dominerande för högfrekventa fenomen. Isolationsmaterial som påverkar denna koppling har en påverkan på impedansspektrumet men är liten för spänningsfördelningen.

In this master thesis, the magnetic properties of SiFe laminations after cutting and welding are studied. The permeability and the iron loss density are investigated since they are critical characteristics for the performance of electrical machines. The magnetic measurements are conducted on an Epstein frame for sinusoidal variations of the magnetic ux density at frequencies of 50, 100 and 200 Hz, according to IEC 404-2. Mechanical cutting with guillotine and cutting by means of ber and CO2 laser are performed. The inuence of the ber laser settings is also investigated. Especially the assisting gas pressure and the power, speed and frequency of the laser beam are considered. In order to increase the cutting e ect, the specimens include Epstein strips with 1, 2 and 3 additional cutting edges along their length. It is found that mechanical cutting degrades the magnetic properties of the material less than laser cutting. For 1.8% Si laminations, mechanical cutting causes up to 35% higher iron loss density and 63% lower permeability, compared to standard Epstein strips (30 mm wide). The corresponding degradation for laser cut laminations is 65% iron loss density increase and 65% permeability drop. Material of lower thickness but with the same Si-content shows lower magnetic deterioration. Additionally, laser cutting with high-power/high-speed characteristics leads to the best magnetic characteristics among 15 laser settings. High speed settings have positive impact on productivity, since the cutting time decreases. The inuence of welding is investigated by means of Epstein measurements. The test specimens include strips with 1, 3, 5 and 10 welding points. Experiments show an iron loss increase up to 50% with a corresponding 62% reduction in the permeability. A model that incorporates the cutting e ect is developed and implemented in a FEMbased motor design software. Simulations are made for a reference induction motor. The results indicate a 30% increase in the iron losses compared to a model that does not consider the cutting e ect. In case of laser cut core laminations, this increase reaches 50%. The degradation prole considers also the deteriorated magnetizing properties. This leads to increased nominal current up to 1.7% for mechanically cut laminations and 3.4% for laser cut la / I detta examensarbete studeras hur de magnetiska egenskaperna hos SiFe-plat paverkas av skarning och svetsning. Permeabilitet och jarnforlustdensitet undersoks eftersom de ar kritiska variabler for elektriska maskiners prestanda. De magnetiska matningarna genomfordes pa en Epstein ram med en odesfrekvens pa 50, 100 och 200 Hz, enligt IEC 404-2. E ekterna av mekanisk skarning med giljotin samt skarning med ber- och CO2-laser studerades. Inverkan av olika berlaserinstallningar undersoktes ocksa genom att variera gastrycket, skarhastigheten samt frekvensen och e ekten av laserstralen. For att oka skare ekten inkluderades Epsteinremsor med ytterligare 1, 2 och 3 langsgaende skarsnitt. Det visas att mekanisk skarning har en mindre paverkan pa de magnetiska egenskaperna hos materialet an vad laserskarning har. Matningar pa plat med 1.8% Si visar att da prov med tre extra langsgaende giljotinklipp anvands kan permeabiliteten reduceras med upp till 63% och jarnforlusterna kan oka med upp till 35%. Motsvarande resultat for laserskurna platar visar en permeabilitetsreduktion pa upp till 65% och en jarnforlustokning pa upp till 65%. Ur studien av de tva studerade skarprocesserna framkommer aven att tunnare plat paverkas mindre negativt an tjockare plat. Ett antal olika installningar har provats for att utreda hur olika parametrar paverkar e ekterna av laserskarning. Studien indikerar att skarning med hog e ekt och hog hastighet ger den minsta paverkan pa materialets magnetiska egenskaper. Vilket aven har en positiv inverkan pa produktiviteten vid laserskarning. Epsteinprover har aven utforts for att undersoka vilka e ekter som introduceras da SiFe-plat svetsas. Provstyckena bestod av remsor med en, tre, fem och 10 svetspunkter. Experimenten visar en jarnforlustokning med upp till 50% samt en permeabilitetsreduktion upp till 62% da platarna svetsats samman tva och tva. En modell for att studera e ekterna av de forandrade materialegenskaperna vid skarning pa en induktionsmotor utvecklas och implementeras i en FEM-baserad mjukvara. Resultaten tyder pa en jarnforlustokning med 30% da skare ekten orsakad av giljotin beaktas. Vid simulering av laserskuren plat kan denna okning vara sa stor som 50%. Det framkommer aven att laserskarningen kan reducera e ektfaktorn sa mycket som 2.6%.