Das bewilligte koordinierte Programm 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 Technischen Universitäten Darmstadt und Graz werden hier künftig ihre gemeinsamen Forschungsarbeiten zur Simulation elektrischer Maschinen vertiefen und vorantreiben.
Paradigmenwechsel im Designen und Entwickeln
Aktuelle Auslegungsverfahren für elektrische Maschinen basieren laut der TU Graz auf nur wenigen Parametern und Betriebsarten, typischerweise bei konstanter Drehzahl oder konstantem Drehmoment. Optimierungspotenzial bleibt dadurch auf der Strecke. „Dieses Potenzial wollen wir nun nutzbar machen und mit den Forschungsarbeiten einen Paradigmenwechsel vollziehen, hin zu neuen integrierten Simulations- und Auslegungsansätzen“, erklären Sebastian Schöps und Annette Mütze unisono. Schöps leitet das Fachgebiet Computational Electromagnetics der TU Darmstadt und ist im SFB Sprecher der deutschen Seite. Annette Mütze leitet das Institut für Elektrische Antriebstechnik und Maschinen der TU Graz und ist Sprecherin der österreichischen Seite. Die neuen Ansätze berücksichtigen von Anfang an alle wichtigen Aspekte einer elektrischen Maschine, wie Form und Topologie, zeitabhängige Betriebszyklen, komplexes Materialverhalten, Parameterunsicherheiten, Robustheit und Lärmentwicklung, sowie neue Kühltechniken zum Ausreizen thermischer Grenzen.
Neue Lösungen mithilfe computergestützter Simulationen
Das Modellieren, Simulieren und Optimieren eines derart komplexen Systems stellt extreme Herausforderungen an das Computational Engineering (CE). Auf diesem Gebiet arbeiten Schöps und Mütze bereits seit mehreren Jahren zusammen. Bei CE handelt es sich um eine interdisziplinäre Wissenschaftsdisziplin mit Verbindungen zur angewandten Mathematik, der Informatik und den Ingenieurwissenschaften, die sich neben Theorie und Experiment als dritte Säule des ingenieurwissenschaftlichen Erkenntnisgewinns etabliert hat.