Simulation und Methoden

  Schatten eines Kopfes vor Präsentationsfolien Urheberrecht: IEM

Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich sowohl mit der numerischen Simulation als auch mit den weich- und hartmagnetischen Materialien, die in elektrischen Maschinen und Transformatoren zum Einsatz kommen. Innerhalb der numerischen Simulation werden alle Themengebiete betrachtet, die im Zusammenhang mit dem Entwurf, der Auslegung und der Optimierung elektromagnetischer Energiewandlung benötigt werden. Neben der Elektromagnetik, Strukturdynamik und Akustik sowie dem thermischen Verhalten der Energiewandler, steht insbesondere auch die Kombination verschiedener Domänen in Form von multi-physikalischen Systemsimulationen im Fokus der Untersuchungen.
Im Rahmen der Systemsimulation wurde beispielsweise ein zeittransientes Systemmodell des Antriebsstrangs entwickelt, welches neben der elektrischen Maschine auch die Leistungselektronik, Regelung, Sensorik und Mechanik abbildet. Die Modellierung der Maschine berücksichtigt dabei neben Sättigungseffekten, Stator- und Rotornutung sowie der Temperatur auch Fertigungseinflüsse.


Das IEM kann auf einen fundierten Erfahrungsschatz in der Entwicklung eigener Berechnungswerkzeuge zurückgreifen. So steht mit iMOOSE eine Softwarebibliothek basierend auf der Methode der finiten Elemente zur numerischen Feldberechnung zur Verfügung. Durch die enge Zusammenarbeit mit den anderen Arbeitsgruppen gehört die Entwicklung flexibler Simulationswerkzeuge und anspruchsvoller Modelle zu den Kernkompetenzen.

Die Voraussetzung zur Durchführung von elektromagnetischen Simulationen bilden die passende Charakterisierung und Modellierung der verwendeten weich- und hartmagnetischen Materialien. Hierbei werden Hysterese-Modelle entwickelt sowie orts- und frequenzabhängige Permeabilitäten bestimmt.
Weiter werden zur Simulation und Verlustberechnung Materialschädigungen durch Ver- und Bearbeitung betrachtet. In Bezug auf Hartmagnete wird deren Magnetisierungsverhalten modelliert und die Temperaturstabilität untersucht.