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Forschung


Das Institut für Elektrische Maschinen (IEM) mit dem Lehrstuhl für Elektromagnetische Energiewandlung beschäftigt sich in der Forschung, der wissenschaftlichen Dienstleistung für die Industrie und der Lehre mit allen Aspekten der Berechnung, Weiterentwicklung und Anwendung der Elektrischen Maschinen und Elektromagnetischen Energiewandlern. Hier handelt es sich um alle nur denkbaren Elektrischen Maschinen, wie z.B. Asynchronmaschinen, Permanentmagnetmotoren, Transversalflussmaschinen, geschaltete Reluktanzmaschinen und Linearantriebe. Die praktischen Anwendungen der IEM Arbeiten befinden sich im Gebiet der Elektrischen Kleinmaschinen von einigen Watt bis hin zu großen Antriebsleistungen im MW Bereich. Schnell (bis zu 20.000 1/min) als auch langsam drehende Antriebsmotoren für Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge und mobile Arbeitsmaschinen bilden den Fokus. Bordnetznebenagregate oder Arbeiten zur Simulation des elektrischen Bordnetzes in Kraftfahrzeugen gehören ebenfalls zu den Kerntätigkeiten des IEM.

Ein weiterer Schwerpunkt der IEM Forschungsarbeiten ist die Charakterisierung von weichmagnetischen Werkstoffen für Arbeitspunkte bei hohen Induktionen und Frequenzen. Moderne Mess-Apparatur, wie z.Bsp. Epsteinrahmen für verschiedene Frequenzen, Einzelblatttester für Wechselfeld- und rotierende Magnetisierungen sind am IEM vorhanden.

Im Bereich der Auslegung, Diagnose, Simulation, Regelung, dem Aufbau von Prototypen und der Inbetriebnahme von elektromechanischen Energiewandlern verfügt das IEM über umfangreiche Erfahrungen aus einer Vielzahl vorausgegangener Arbeiten. Mit modernen Werkzeugen zur Entwicklung von Antriebs-Regelungssystemen, beispielsweise mit den Rapid-Control-Prototyping Systemen (dSPACE) werden Prototypen in Betrieb genommen und vermessen. Die hierfür erforderliche Hardware wird am Lehrstuhl entwickelt und gefertigt. Neben der Entwicklung elektrischer Antriebe hat das IEM seit vielen Jahren auch eine Kompetenz im Bereich der Magnetlagerung aufgebaut. Ein vollständig magnetisch gelagerter Personenaufzug befindet sich bereits am IEM. Die Entwicklung und der Aufbau von rotierenden Magnet-Lagersystemen ist Inhalt weiterer Forschungsarbeiten. Ausgewählte Regelalgorithmen, so genannte Zustandsregler, werden entwickelt um die Qualitätsansprüche des Aufzugssystems erfüllen zu können.

Die Verwendung und Entwicklung von numerischen Methoden und Verfahren als Werkzeug für die Auslegung, Dimensionierung und numerische Optimierung bilden dabei einen Schwerpunkt der Arbeiten am Institut. Mit Hilfe dieser Softwareumgebungen, und selbst entwickelter Solver und Postprocessing Tools ( iMOOSE   und  ProMotor ) können komplizierte neuartige Geometrien modelliert und simuliert werden. Die Ausgabe der Simulationsdaten oder der numerischen Modelle mit Hilfe von Virtual Reality Methoden ist ein neues Betätigungsfeld am IEM. Neben der Entwicklung, Auslegung und prototypischer Realisierung neuartiger Antriebs- und Lagerungskonzepte werden auch umfangreiche Arbeiten zu automatischen numerischen Optimierungsalgorithmen, die auf Finite-Elemente-Feldberechnungen angewendet werden können, durchgeführt. Mit Hilfe der umfangreichen am IEM entwickelten Werkzeuge werden einerseits konventionelle elektrische Maschinen ausgelegt, aber auch bezüglich besonderer Fragestellungen optimiert (Strukturdynamik, Schallabstrahlung, Fertigungstoleranzfeldberechnungen …). Ein besonderer Schwerpunkt der Forschungsarbeiten ist hier die genaue Simulation des elektromagnetischen Geräuschverhaltens von Elektrischen Maschinen .


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