CD-Labor für Multiphysikalische Simulation, Berechnung und Auslegung von elektrischen Maschinen

Die Grundlagen für eine umfassende Simulation der Funktion elektrischer Maschinen werden entwickelt. Die elektromagnetischen, thermischen, mechanischen und akustischen Aspekte solcher Maschinen werden dabei besonders berücksichtigt.

Eine effiziente elektrische Maschine erfordert bereits in ihrer Planungsphase die Berücksichtigung verschiedener physikalischer Phänomene und deren Wechselwirkungen. Zusätzlich müssen Toleranzwerte für Materialien und Bauteile eingeplant werden. Das macht ihre Entwicklung für die Ingenieurwissenschaft zu einer großen Herausforderung, die durch die Forschungsleistung in Zukunft leichter zu bewältigen sein wird.

Bestehende und neue Erkenntnisse über die einzelnen physikalischen Phänomene werden mit den relevanten Toleranzwerten für den Maschinenbau rechnerisch kombiniert. Dafür werden teilweise neue mathematische Formulierungen und geeignete Algorithmen entwickelt, die eine umfassende Simulation ermöglichen. Labortests werden in der Folge die Tauglichkeit der Simulationsmodelle überprüfen. Gleichzeitig erlauben diese Tests die Ableitungen neuer Beschreibungsmethoden für die in Maschinen auftretenden Phänomene.

Zu diesen Phänomenen, die bei der Forschungstätigkeit zu berücksichtigen sind, gehören unter anderem elektrische und magnetische Felder und Kräfte. Weiters entsteht durch diese Kräfte sowie durch die Bewegung von Maschinenteilen Wärme, die zu thermischen Problemen führen kann. Aber auch Vibrationen treten auf, die wiederum mit den anderen physikalischen Phänomenen wechselwirken und zusätzlich für eine Geräuschentwicklung verantwortlich sind. So wird die Entwicklung von Auslegungs- und Simulationstools ein multiphysikalischer Vorgang, der die Bereiche Elektromagnetismus, Thermodynamik und Hydromechanik mit Strukturmechanik und Akustik verbinden muss.

Insgesamt wird die Forschung Grundlagen für robuste Auslegungs- und Simulationstools für den Elektromaschinenbau schaffen. Damit wird es möglich, Maschinen zu entwickeln, die nahezu perfekt am technischen Limit funktionieren.