Mechatronik und Systeme

  Prüfbett einer elektrischen Maschine Urheberrecht: IEM

Die Forschungsgruppe „Mechatronik und Systeme“ betrachtet die Elektrische Maschine im Kontext des Gesamtsystems, in dem sie als Energiewandler arbeitet. Die Gruppe entwickelt dazu Modellformen, die das Maschinenverhalten im Gesamtsystemkontext abbilden können und somit als wichtige Werkzeuge für eine ganzheitliche Systemanalyse bzw. den Systementwurf dienen. Beispiele sind die Bewertung von geregelten Antriebssystemen oder die Analyse der gegenseitigen Beeinflussung von elektrischer Maschine und den angrenzenden Komponenten wie z.B. den mechanischen Teilen eines Antriebsstrangs. Außerdem ist die Gruppe für Spezialanwendungen, wie z.B. Linearantriebe oder Magnetschwebesysteme, zuständig.

Ein weiterer Schwerpunkt ist die Untersuchung von Betriebsstrategien in Hybridsystemen mit mehreren Energiequellen bzw. -speichern, wie z.B. Hybrid-KFZ oder Schienenfahrzeugen. Dabei werden Strategien erforscht, die eine möglichst effiziente Nutzung der verfügbaren Energie ermöglichen und gleichzeitig Belastungen der Einzelkomponenten zu reduzieren versuchen. Auf diese Weise können z.B. Alterungseffekte reduziert werden.

Im Rahmen von zukünftigen elektrischen Energieübertragungsnetzen arbeitet die Gruppe an den Komponenten für die elektromagnetische Energiewandlung für Gleichspannungsnetze im „Forschungscampus Flexible Elektrische Netze“ (FEN) mit. Es werden unterschiedliche, ferromagnetische Materialien (Nanochristallin, Amporph, FeSi) in Kombination mit einer gesteigerten Betriebs-frequenz bei der Auslegung untersucht.

Im „Center for Wind Power Drives“ (CWD) arbeitet und forscht die Gruppe am Thema Windkraft. Ein Fokus ist dabei die Rückwirkung von parasitären, elektromagnetisch erzeugten Kräften auf den Triebstrang und die Gesamtanlage, die z.B. zu unerwünschten Geräuschabstrahlungen führen kann. Dazu werden analytische und numerische Methoden zur Berechnung der auftretenden, dynamischen Kräfte untersucht. Gemeinsam mit den Partnerinstituten des CWD werden außerdem Methoden zur gekoppelten, domänenübergreifenden Simulation dieser Phänomene entwickelt.

Außerdem betreut die Gruppe die umfangreiche Prüfstandsarchitektur des Instituts zur messtechnischen Charakterisierung von elektrischen Antrieben. Leistungsfähige Rapid-Control-Prototyping-Systeme sowie eine eigene, umfangreiche Softwarebibliothek für Regelungs- und Steuerungsaufgaben sorgen für eine flexible Prüfstandsarchitektur, sodass eine Vielzahl von anwendungsspezifischen Messaufgaben durchgeführt werden kann.