Forschung. Die TU Graz und die TU Darmstadt wollen elektrische Maschinen durch Computersimulationen verbessern. Das Forschungsprojekt wird mit rund 8 Mio. Euro gefördert.
Das neue Forschungsprogramm mit dem Langtitel „Computergestütztes elektrisches Maschinenlabor. Thermische Modellierung, transiente Analysis, Geometriebeschreibung und robustes Design“ ist der erste gemeinsame deutsch-österreichische Forschungsverbund in der Förderlinie „Sonderforschungsbereiche/Transregio (DFG) / Spezialforschungsbereiche (FWF)“. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und der österreichische Wissenschaftsfonds FWF fördern das Vorhaben mit rund 8 Mio. Euro. Die TU Graz und die TU Darmstadt werden hier gemeinsam zur Simulation elektrischer Maschinen forschen.
Elektrische Maschinen spielen seit Jahrzehnten eine zentrale Rolle bei der Energieumwandlung, nicht nur als Generatoren zur Erzeugung elektrischer Energie, sondern auch als Motoren, z.B. für Elektrofahrzeuge. Sie machen mehr als die Hälfte des Gesamtenergieverbrauchs aus. Die moderne Leistungselektronik brachte neue Betriebs- und Einsatzmöglichkeiten solcher Motoren, und zusammen mit neuen Materialien und Fertigungstechniken sowie durch Fortschritte in der Konstruktionsoptimierung und Regelungstechnik bergen sie ein Potenzial für das Erreichen der Klimaziele, so die Uni.
Paradigmenwechsel im Design gesucht
Aktuelle Auslegungsverfahren für elektrische Maschinen basieren laut dem Forschungsteam auf nur wenigen Parametern und Betriebsarten, typischerweise bei konstanter Drehzahl oder konstantem Drehmoment. Optimierungspotenziale bleiben dadurch auf der Strecke, so Annette Mütze von der TU Graz: „Dieses Potenzial wollen wir nun nutzbar machen und mit den Forschungsarbeiten einen Paradigmenwechsel vollziehen, hin zu neuen integrierten Simulations- und Auslegungsansätzen.“
Annette Mütze leitet das Institut für Elektrische Antriebstechnik und Maschinen der TU Graz und ist Sprecherin der österreichischen Seite. Die neuen Ansätze sollen Aspekte wie Form und Topologie, zeitabhängige Betriebszyklen, komplexes Materialverhalten, Parameterunsicherheiten, Robustheit und Lärmentwicklung, sowie neue Kühltechniken zum Ausreizen thermischer Grenzen berücksichtigen, so die Forscherin. Das Modellieren, Simulieren und Optimieren der Systeme stelle dabei aber eine extreme Herausforderungen an das Computational Engineering (CE) dar.