Computergestütze Entwicklung von Maschinen
Verstärkt durch die Energiewende gewinnen effiziente und robuste Entwürfe von elektromechanischen Energiewandlern, insbesondere elektrische Maschinen, an Bedeutung. Sei es als Antrieb oder Komponente in der Automobilindustrie, in der industriellen Automatisierung oder in Hausgeräten. Maschinen sollen nahe am technischen Limit entwickelt, aber das verlangt transiente Analysen und Unsicherheiten frühzeitig im Designprozess zu berücksichtigen. Entsprechende Studien werden derzeit oft spät im Entwicklungsprozess durchgeführt, so dass optimale robuste Designs unter Umständen nicht berücksichtigt werden.
Energiewandler werden mathematisch durch ein multiphysikalisches System beschrieben, das sich aus dem elektromagnetischen Feld, der Bewegung des Rotors, dem thermischen Feld, Vibrationen und der elektrischen Einspeisung aus einer Schaltung zusammensetzt. Die Modellierung führt auf ein komplexes gekoppeltes System aus partiellen differentialalgebraischen Gleichungen, das beispielsweise mit finiten Elementen diskretisiert werden muss.
Die Forschung am Fachgebeit umfasst problemspezifische Modellbildung, -reduktion und -analyse, die Unsicherheiten berücksichtigt, Methodenentwicklung für Orts- und Zeitdiskretisierung, sowie parallel Simulation und robuste Optimierung.
