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TRR 361:  Computergestütztes elektrisches Maschinenlabor: Thermische Modellierung, transiente Analysis, Geometriebeschreibung und robustes Design

Fachliche Zuordnung Informatik, System- und Elektrotechnik
Maschinenbau und Produktionstechnik
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Mathematik
Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
Förderung Förderung seit 2022
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 492661287
 
Die Energiewende treibt die Elektrifizierung von Industrie und Gesellschaft voran. Innovationen im Design von Elektromotoren können einen wichtigen Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit und zur Erreichung unserer Klimaziele leisten. Zukünftige Motoren sollen höhere Leistungsdichten aufweisen, Gewicht und Kosten minimieren sowie die Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen reduzieren. Um diese Ziele zu erreichen, müssen viele Bedingungen erfüllt werden, die konventionelle Entwurfsprozesse an ihre Grenzen bringen. Die Berücksichtigung komplexer Topologien, neuer Fertigungstechnologien, transienter Betriebszustände und thermischer Randbedingungen erfordert einen neuartigen, vollständig integrierten Simulations- und Entwurfsansatz. Dieser Sonderforschungsbereich (SFB) hat sich zum Ziel gesetzt, die theoretischen Grundlagen und Simulationswerkzeuge für den Entwurf von Maschinen der nächsten Generation voranzutreiben, indem er ein diverses Team mit interdisziplinärer Expertise in den Bereichen Elektrotechnik, Mathematik, Strömungsdynamik und Materialwissenschaften zusammenbringt. In der ersten Förderphase wurden bereits zahlreiche wissenschaftliche Erfolge erzielt, darunter neue Spline-basierte Simulationstechniken für elektrische Maschinen, robuste Freiform- und Topologieoptimierung, ein neues Kühlkonzept sowie wesentliche Fortschritte im Verständnis und der effizienten Umsetzung von Hysterese erzielt. Die Forschungsergebnisse wurden anhand von Benchmarkproblemen, kommerziellen Softwaretools und experimentellen Daten evaluiert. Die Forschungsziele wurden in Abstimmung mit dem Beirat, Kolleg:innen aus der Industrie und der Forschungs-Community überprüft und angepasst. In der zweiten Förderperiode wird der SFB nun seine Forschungsaktivitäten zu Modellierungs-, Simulations- und Auslegungsmethoden für elektrische Maschinen unter Berücksichtigung von multiphysikalischem Materialverhalten, zeitabhängigen Betriebsbedingungen und fortschrittlichen experimentellen Methoden fortsetzen. Neue Forschungstrends, die an Bedeutung gewonnen haben, werden aufgegriffen, indem neue Kühlkonzepte und deren Auswirkungen auf den Auslegungsprozess untersucht, dreidimensionale Effekte vermehrt berücksichtigt und maschinelles Lernen verstärkt eingesetzt werden. Darüber hinaus wird der Validierungsprozess durch weitere experimentelle Aufbauten gestärkt, die das Verständnis der zugrunde liegenden Physik vertiefen und eine bessere Kalibrierung von Modellen und Algorithmen ermöglichen. Ziel unserer Grundlagenforschung ist es, neue, effiziente, anpassungsfähige und robuste Simulations- und Entwurfsmethoden zu einem Reifegrad zu bringen, der für den Einsatz in der Industrie geeignet ist. Dies wird es Designer:innen ermöglichen, die Grenzen bei der Auslegung elektrischer Maschinen zu überwinden. Unsere Zusammenarbeit stärkt die Verbindungen zwischen den beteiligten Forschungsgebieten und ermöglicht wissenschaftlichen Fortschritt über die Grenzen traditioneller Forschungsdisziplinen hinweg.
DFG-Verfahren Transregios
Internationaler Bezug Niederlande, Österreich

Laufende Projekte

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Technische Universität Darmstadt
Mitantragstellende Institution Technische Universität Graz
Beteiligte Hochschule Johannes Kepler Universität Linz
 
 

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