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Die Hochschule Bochum simuliert Elektroantriebe

Bereits seit Ende der 1990er-Jahre beschäftigen sich Studenten der Hochschule Bochum mit der Entwicklung und dem Bau solargetriebener Fahrzeuge. Sieben SolarCars sind seitdem entstanden, die SolarCar-Gruppe ist stetig gewachsen und natürlich hat sich auch die Technik entscheidend weiterentwickelt. Mit ihren verschiedenen Sonnenwagen waren und sind die Bochumer Studenten auch international erfolgreich.

Das Bochumer SolarCar Team ist Europa- und Vizeweltmeister, kann eine Weltumrundung mit Eintrag ins Guinnesbuch der Rekorde vorweisen und wurde 2015 mit dem deutschen Solarpreis ausgezeichnet. Heute ist es mit über 50 Mitgliedern auch eines der größten Solarcar-Teams weltweit.

2015 stellten die Bochumer mit dem thyssenkrupp SunRiser ein reinrassiges Sportcoupé auf die Beine. Das Fahrzeug wurde mit Unterstützung von thyssenkrupp Steel sowie weiteren Industriepartnern entwickelt und fuhr bei der World Solar Challenge 2015 in Australien auf den dritten Platz. Maximale Effizienz im Antrieb erreichten die Studenten auch durch den Einsatz fortschrittlicher Simulationslösungen von CADFEM.

Hochschule Bochum und CADFEM

Höchste Energieeffizienz ist bei der Entwicklung von Solarfahrzeugen eine der zentralen Herausforderungen. Leistungsfähige Simulationslösungen helfen bei der Optimierung der elektrischen Antriebe entscheidend. Aber auch die Simulationstechnologie selbst entwickelt sich weiter und eröffnet neue Möglichkeiten. So konnte CADFEM mit der Simulationsumgebung ANSYS die Konstruktion der Radnabenmaschinen des 2015er Solarcars SunRiser wieder einen Schritt weiterbringen.

Zuvor setzten die Bochumer Studenten bei der Motorenentwicklung eine Software ein, die Spulenverluste nur mit dem Realteil berechnete. Für den Spezialfall der Bandwicklung aus Aluminium erwies sich diese Spulendarstellung jedoch als ungenau. Zudem wollte das SolarCar-Team verschiedene Parameter im Zusammenhang mit dem Elektroantrieb genauer unter die Lupe nehmen. Im Rahmen einer Masterarbeit wurden dann mithilfe von ANSYS die Vor- und Nachteile unterschiedlicher Spulengeometrien, Spulenmaterialien und Polschuhgeometrien untersucht. Die Simulation des drehenden Rotors und die damit verbundenen Einflüsse wurden ebenso in die virtuellen Tests einbezogen wie die Einflüsse der Spulen und einzelner Leiter untereinander.

Auf diese Weise konnten zum ersten Mal in der Motorenentwicklung die Stromdichte, die Stromverteilung innerhalb eines Leiters sowie auftretende Wirbelströme veranschaulicht werden. Auf der Grundlage der durchgeführten virtuellen Untersuchungen und Vergleiche und der durch ANSYS ermöglichten komplex elektromagnetischen Abbildung, konnte der Radnabenantrieb insgesamt spürbar effizienter gestaltet werden.

 

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