E-Maschinen

Wir konzentrieren uns auf Elektromotoren mit höchster Systemeffizienz, die auf der elektromagnetischen, thermischen und mechanischen Auslegung basieren und insbesondere für Anwendungen im Automobilbereich entwickelt werden.

Unsere Schwerpunkte

• Elektromagnetische Auslegung für verschiedene Topologien von Elektromotoren, einschließlich Permanentmagnetsynchronmaschinen, fremderregter Synchronmaschinen und Axialflussmaschinen, etc.
• Mechanische Simulation zur Realisierung hochdrehender Varianten mit CFK (Carbon Fiber) oder hochwertigen Elektroblechen.
• Thermische Auslegung für verschiedene Kühlkonzepte der Elektromotoren, wie Wasserkühlmantel, Ölkühlung für den Wickelkopf und Direktkühlung.
• Mechanische Konstruktion für den Aufbau des Elektromotors und die Integration des Elektromotors mit dem Umrichter im System.
• Grundlagenuntersuchungen für elektrische Maschinen in verschiedenen Varianten, z.B. mehrphasige elektrische Maschinen.

Beispielhaft für unsere Arbeit zu Brennstoffzellen- und Luftfahrtanwendungen ist unser Engagement in verschiedenen Projekten:

Clean-Aviation-Projekt AMBER (InnovAtive DeMonstrator for hyBrid-Electric Regional Application): 

Hier konzentrieren wir uns auf die Entwicklung eines Elektromotors für Traktionsanwendungen. Wir erreichen die höchste Leistungsdichte im Elektromotor durch die elektromagnetische, thermische und mechanische Auslegung unter Einsatz von Hairpin-Wicklungen und innovativen Kühlkonzepten. 

Projekt Dimension (Digitalisierte & modulare Türarchitekturen und -systeme für den integrierten Rumpf von Morgen und danach): 

Unser Beitrag ist die Entwicklung eines Elektromotors als Aktuator mit maximaler Leistungsdichte, der in einem kompakten Bauraum mit Leichtbautechnologien integriert wird. Unser Entwicklungsprozess erstreckt sich von der Spezifikationsphase bis zur Realisierung der Prototypen und zur Validierung an unserem Motorprüfstand.

Fraunhofer-PREPARE-Projekt Habicht (Hochdrehzahl-Elektroantrieb für Brennstoffzellen- und Luftfahrtanwendungen): 

Unser Fokus liegt auf einer hochdrehenden elektrischen Maschine als Luftverdichter für das Brennstoffzellensystem, die durch Direktkühlung im Stator und Rotorkühlung eine maximale Leistungsdichte erzielt. In Zusammenarbeit mit unserer Forschungsgruppe Umrichter am IISB wurde der elektrische Luftkompressor auf einem Prüfstand mit einem GaN-Wechselrichter validiert.

Die Verknüpfung des Motormodells mit dem Modell und den Modulationsverfahren des Umrichters ermöglicht uns die maximale Betrachtung der Effizienz des Motor-Inverter-Systems. Dabei werden die Zusatzverluste des Elektromotors, die durch das Ein- und Ausschalten der Schaltung des Umrichters verursacht wird, bereits in der Entwicklungsphase berücksichtigt. So kann die Systemeffizienz des Motor-Inverter-Systems maximiert werden, bevor der Elektromotor zusammen mit dem Umrichter auf dem Motorprüfstand getestet wird. Verschiedene Varianten des Umrichters und unterschiedliche Modulationsverfahren können bereits in der Auslegungsphase für das gesamte System diskutiert werden. Für die Systemsimulation betrachten wir nicht nur das Motormodell aus der FEM-Simulation, sondern arbeiten eng mit der Forschungsgruppe Umrichter des IISB zusammen, um die Systemeffizienz am besten zu simulieren.