BUP64 - BiFra-EM

Bionisch inspirierte Fraktalstrukturen für Elektromotoren der Zukunft (BiFra-EM)

Elektrische Maschinen sind Schlüsselkomponenten der Energiewende und bilden die Grundlage für technologische Fortschritte in Anwendungen wie Elektromobilität und nachhaltiger Luftfahrt. Ein kritischer Faktor für ihre Effizienz und Leistungsdichte ist der Luftspalt zwischen Rotor und Stator. Dieses Projekt untersucht, wie bionisch inspirierte, fraktale Oberflächenstrukturen die Interaktionsflächen vergrößern und so den Luftspalt optimieren können. Dadurch soll das grundlegende Potenzial solcher Strukturen analysiert und ihren Beitrag zur Optimierung elektrischer Maschinen nachgewiesen werden.

Ziel

Ziel dieses Projekts ist es, das Potenzial fraktaler Oberflächenstrukturen zur Optimierung des Luftspalts in elektrischen Maschinen zu untersuchen und nachzuweisen. Es soll gezeigt werden, dass diese Strukturen die effektive Luftspaltfläche deutlich vergrößern und damit den magnetischen Fluss bei gleicher Durchflutung verbessern. Dadurch können Wirkungsgrad und Leistungsdichte erhöht werden.

Vorgehen

Entwicklung, Simulation und Auswahl geeigneter fraktaler Feinstrukturen
Auswahl geeigneter Fertigungsmethode
Fertigung der Prüflinge mit verschiedenen Luftspaltstrukturen und Aufbau eines Prüfstands
Experimentelle Validierung
Übertragung der Messergebnisse auf ein Maschinenmodell zur Vorhersage der potenziellen Performancesteigerung

Nutzen

Die Anwendung fraktal strukturierter Luftspalte ist grundsätzlich für alle Maschinentypen. Sie eine Verbesserung von Wirkungsgrad und Leistungsdichte in vielfältigen Anwendungen. Anwender profitieren von leistungsfähigeren, effizienteren und zugleich umweltschonenderen elektrischen Antrieben.