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Maschinenbau und Produktion Department Maschi­nenbau und Produk­tion

Hintergrund:
Viele Antriebstechniklösungen, z.B. im Bereich mobiler Arbeitsmaschinen, der Elektromobilität oder bei Industrieanwendungen, erfordern Antriebssysteme mit hoher Leistungsdichte, hohem Wirkungsgrad und guten regelungstechnischen Eigenschaften. Die umrichtergespeiste permanentmagneterregte Synchronmaschine (PMSM) erfüllt dieses Anforderungsprofil bei attraktiven Systemkosten in einem weiten Anwendungsspektrum. Nichtsdestotrotz ist es oft zusätzlich wünschenswert, auch auf einen Drehzahlsensor zu verzichten. Dadurch weitere erzielbare Kostenvorteile sowie mögliche Systemvereinfachungen, die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Antriebs erhöhen, Bauraum sparen oder gar die Auswertung eines sicherheitskritischen Systempfads ermöglichen, sind vielfältige Gründe, sensorlose Regelungen weiterzuentwickeln.

Prof. Dr.-Ing. Christian Rudolph

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STMicroelectronics bietet mit Ihren Produkten X-NUCLEO-IHM*** und MCSDK eine antriebstechnische Lösung für umrichtergespeiste, permanentmagneterregte Synchronmaschinen. Dies umfasst ein vollständiges, in sich geschlossenes System, welches auf mehreren Ebenen über eine einfache GUI (oben links im Bild) bis hin zum Quellcode angesprochen werden kann. Solche Lösungen stellen den industriellen Standard dar und finden sich in hoch dynamischen Antrieben für Haushaltsgeräte, Drohnen, Gebäude- und Industrieautomation, medizinische Anwendungen und E-Bikes wieder. Im Rahmen des Projektes „Autonome Quartiersmobilität“ sollen diese Hard- und Softwarekomponenten für die Elektromobilitätsforschung untersucht werden.

Prof. Dr.-Ing. Christian Rudolph

M. Sc. Michael Brüns

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Im Wandel der Energiewende entstehen derzeit immer mehr Innovationen, die durch mechatronische Systeme deutlich ressourcenschonender sind als ihre Vorgänger. Ein vielversprechender Ansatz stellt für die Antriebstechnik
der Axialflussmotor dar. Der Automobilzulieferer TEXA1 z.B. sagt aus, dass dieser Motorentyp bei gleicher Leistung im Vergleich zum Dieselmotor 78% und im Vergleich zum konventionellen Elektromotor 48% Gewichtseinsparungspotential hat. Im Rahmen des Projektes „Autonome Quartiersmobilität“ soll dieser Motorentyp vermessen und anhand der Messdaten ein mathematisches Modell entwickelt werden.

Prof. Dr.-Ing. Christian Rudolph

M. Sc. Michael Brüns

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Die Speisung von geregelten Synchronmaschinen erfolgt in den meisten Fällen durch einen dreiphasigen Stromrichter. Totzeiten und ein nichtlineares Verhalten der Leistungshalbleiter haben Abweichungen von Sollwerten zu den an der Maschine anliegenden Phasenspannungen zur Folge. Im Rahmen des Projektes „Autonome Quartiersmobilität“ soll der gut dokumentierte, dreiphasige Wechselrichter X-NUCLEO-IHM08M1 von STMicroelectronics in Hinblick auf Grenzwerte, Sensorik und das nichtlineare Übertragungsverhalten untersucht werden. Die ermittelten Parameter dienen anschließend zur optimierten Auslegung einer feldorientierten Regelung.

Prof. Dr.-Ing. Christian Rudolph

M. Sc. Michael Brüns

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Am Institut für Antriebs- und Regelungstechnik am Department M+P werden im Rahmen des Projekclusters "Elektrische Mobilität" Forschungen zu elektrischen Antrieben für Leicht- und Kleinstfahrzeuge angestellt. Ein Untersuchungsgegenstand dieser permanenterregten Synchronmaschinen soll das Rastmoment darstellen, welches aus Anderungen des magnetischen Feldes infolge der Rotorrotation entsteht.
Die Aufgabe soll sein, einen Maschinenprüfstand zur Messung des Rastmoments zu entwickeln, um Prototypen untersuchen zu können.

Prof. Dr.-Ing. Tankred Müller

M. Sc. Vanessa Linda Claus

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Im Wandel der Energiewende entstehen derzeit immer mehr Innovationen, die durch mechatronische Systeme deutlich ressourcenschonender sind als ihre Vorgänger. Um bei dem aktuellen Entwicklungstempo mitzuhalten, ist es in vielen Bereichen / Industrien erforderlich, die Entwicklungsprozesse zu beschleunigen. Eines der derzeit effektivsten Verfahren ist das sogenannte Rapid Control Prototyping (RCP). Hierbei kommt Hard- und Software zum Einsatz, die es ermöglicht, in Simulink® / Stateflow® oder PLECS® entworfenen Modelle direkt vom Computer aus an realen Prototypen zu testen sowie zu optimieen oder gar komplett zu entwickeln. Im Rahmen des Projektes „Autonome Quartiersmobilität“ möchte das Institut für Antriebs- und Regelungstechnik einen Prüfstand mit einem Rapid Control Prototyping-System für die E-Mobility aufbauen.

Prof. Dr.-Ing. Christien Rudolph

M. Sc. Michael Brüns

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Am Institut für Antriebs- und Regelungstechnik am Department M+P werden im Rahmen des Projekclusters ”Elektrische Mobilität“ Forschungen zu elektrischen Antrieben für Leicht- und Kleinstfahrzeuge angestellt. Dabei steht die Axialflussmaschine als neuartiger Motorentyp zur Verwendung als Radnabenantrieb im Vordergrund. Axialflussmaschinen werden gewöhnlich mit doppelten Rotor oder doppelten Stator ausgeführt, um unerwünschte Kräfte in axialer Richtung zu umgehen. Eine Designstudie des Gesamtsystems ”Radnabenmotor“ soll Einsicht geben, inwiefern eine Bauweise mit doppelten Rotor geeignet ist.

Prof. Dr.-Ing. Tankred Müller

M. Sc. Vanessa Linda Claus

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Am Institut fur Antriebs- und Regelungstechnik am Department M+P werden im Rahmen des Projekclusters "Elektrische Mobilitat" Forschungen zu elektrischen Antrieben für Leicht- und Kleinstfahrzeuge angestellt. Dafür finden permanenterregte Synchronmaschinen Verwendung, deren wesentlicher Bestandteil Permanentmagnete sind. Zur Uberprufung und Beurteilung der Güte der hervorgerufenen Magnetfelder durch die Permanentmagnete, soll ein Messsystem entwickelt werden.

Prof. Dr.-Ing. Tankred Müller

M. Sc. Vanessa Linda Claus

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