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Efficiency in brushless drives: Report on our research

The editors of Maschinenmarkt Österreich have published an exciting article about our work:

‘Researchers at TU Graz improve small electric motors’

Find out more about innovative approaches to increasing the efficiency of brushless drives.

Click here for the article

Forschende der TU Graz verbessern Kleinstelektromotoren

Durch Innovationen im Bereich Design, Regelungs- und Produktionstechnik arbeiten bürstenlose Antriebe von Pumpen und Lüftungssystemen effizienter und leiser. Profitieren können Nutzer*innen von Elektrogeräten und die Fahrzeugindustrie.

Bildquelle: Lunghammer - TU Graz

Kleine Elektromotoren stecken in einer Vielzahl von Haushaltsgeräten, Werkzeugen und Computern sowie in modernen Autos, wo sie Hilfsaggregate wie Pumpen und Lüfter antreiben. Einzeln betrachtet verbraucht jeder dieser Motoren nicht viel Energie, in ihrer Summe bieten sie aber viel Einsparpotenzial. Das Forschungsteam des kürzlich erfolgreich beendeten „CD-Labors für Bürstenlose Antriebe für Pumpen- und Lüfteranwendungen“ unter der Leitung von Annette Mütze vom Institut für Elektrische Antriebe und Leistungselektronische Systeme der TU Graz hat dieses Potenzial nun weiter erschlossen: Durch innovatives Design, veränderte Regelungstechnik und Einsatz neuer Herstellungstechniken verbrauchen die hier weiterentwickelten bürstenlosen integrierten Antriebe weniger Strom, arbeiten leiser und werden leichter.

Schräge Klauen reduzieren Vibrationen

Größere Klauenpolmotoren kommen z.B. in Lichtanlagen von Fahrzeugen zum Einsatz. Ihr Einsatz als Kleinantrieb ist weniger bekannt. Annette Mützes Team hat die sogenannten „Rastmomente“ dieser Kleinantriebe durch Schrägen und Nuten der Klauen reduziert, was keine zusätzlichen Kosten verursacht. Das kurzzeitige Einrasten der Klauen beim Drehen des Motors und damit ungewollte Vibrationen werden auf diese Weise verringert. „So konnten wir eine wichtige Geräuschquelle um 70 Prozent reduzieren. Damit laufen die Antriebe deutlich ruhiger und viel leiser“, sagt Annette Mütze.

Vereinfachte Regelung reduziert Schaltverluste

Effizienzgewinne gelangen durch eine vereinfachte Regelung des Stromflusses. Üblicherweise regelt die Pulsweitenmodulation den Strom, mit dem der Motor eines Lüfters oder einer Pumpe gespeist wird. Damit der Strom in gewünschter Weise mit einem rechteckförmigen Verlauf fließt, bedarf es einer Vielzahl von Schaltvorgängen, was jedoch zusätzlichen Energieverbrauch verursacht. „Unsere Antriebe schalten wir pro gewünschtem Rechteck nur einmal ein und wieder aus“, sagt Annette Mütze. „Dadurch konnten wir den zusätzlichen Energieverbrauch durch die Schaltverluste enorm reduzieren.“ Insbesondere bei niedrigen Strömen haben diese Antriebe daher einen viel besseren Gesamtwirkungsgrad als solche, die über herkömmliche Pulsweitenmodulation gesteuert werden. Aufgrund der drastisch reduzierten Zahl von Schaltungen kommen die Platinen der Motoren zudem mit halb so vielen Kondensatoren aus, was die Kosten senkt.

3D-Druck von ferritbasiertem Material

Als dritte Innovation ist es gelungen, PCB-Motoren mit Ferritkernen zu realisieren. „PCB“ steht für „Printed Circuit Board“ und bedeutet im Fall der Motoren, dass die Wicklungen, die das für den Antrieb nötige Magnetfeld erzeugen, in Form von gedruckten Leiterplatten ausgeführt werden. Das erlaubt einen hohen Automatisierungsgrad in der Herstellung. Das Team von Annette Mütze hat die Leiterplatten mit 3D-gedruckten Ferritkernen ausgestattet und dadurch die Führung des magnetischen Flusses in den Motoren verbessert. Dies war die Voraussetzung für den Einsatz kostengünstigerer Magnete, die ebenfalls auf Ferrit basieren.

Als Unternehmenspartner war die MSG Mechatronic Systems GmbH am „CD-Labor für Bürstenlose Antriebe für Pumpen- und Lüfteranwendungen“ beteiligt.

Diese Forschung ist im Field of Expertise „Mobility & Production“ verankert, einem von fünf strategischen Schwerpunktfeldern der TU Graz.

Kontakt:
Annette MÜTZE
Univ.-Prof. Dr.-Ing.
TU Graz | Institut für Elektrische Antriebe und Leistungselektronische Systeme
Tel.: +43 316 873 7240
muetzenoSpam@tugraz.at

Mehrere Einbrüche am EALS Institut

Liebe EALS Community,

wir haben schlechte Nachrichten: Unser geliebtes EALS Institut wurde in den letzten Wochen mehrfach ausgeraubt, und wichtiges Equipment für Forschung und Lehre wurde uns gestohlen. Wir brauchen eure Hilfe, um diese Geräte wiederzufinden!

Gestohlene Geräte:

Leistungsmessgerät - Portable Data Recorder von HBK
- eDrive-GEN3i-2 (Seriennummer: IFF1400252)
- GN610-2 (Seriennummer: IFC1500476)
- 1-GN310B (GEN3i Upgrade) (Seriennummern: IPA2100409, IPA2100408)
Multimeter Model 2000 von Keithley
- Seriennummer: 758451
- inklusive Scanner Card 2000 scan
Multimeter Modell 2700 von Keithley
- Seriennummer: 833146
- inklusive 20 Kanal Scannerkarte mit Cold Junction 7706 (Seriennummer: A304337)
- inklusive 40 Kanal Scannerkarte mit Cold Junction 7708 (Seriennummer: A612717)
LECROY 4-KANAL ANALOG HDO6104-MS OSZILLOSKOP
- Seriennummer: LCRY3562N16439
LECROY HVD3605A Differentialverstärker, Tastkopf
- Etikettennummer: 195137
LECROY Differential-Tastkopf HVD3106
- Etikettennummer: 195193,195194
HVFO103 Optisches Leistungsmessgerät
LECROY HVO103 faseroptisch isoliert + Eingangsteiler
- Seriennummer: D011,C029
LECROY Oszilloskop Waverunner HRO 66ZI
- Seriennummer: LCRY3105N58729
Differenztastkopf ADP305
- Seriennummer: C540
Differenztastkopf ADP305
- Seriennummer: C546
Strommesszange CP031
- Seriennummer: 214-0254
- Inventarnummer: 540134/2014/0001
Strommesszange CP150
- Seriennummer: 2015-0536
Strommesszange 30A / 100MH
Differentialtastkopf AP033
- Seriennummer: 14473
Fluke Handmultimeter 28
Fluke Handmultimeter 87

Diese Geräte sind für unsere Forschung und Lehre unverzichtbar. Ihr Verlust bedeutet erhebliche Einschränkungen für unsere Projekte und Arbeiten.

Wie ihr uns helfen könnt:

Teilen Sie diesen Beitrag: Je mehr Menschen davon erfahren, desto besser.
Seien Sie wachsam: Achten Sie auf diese Geräte oder die genannten Seriennummern und melden Sie uns verdächtige Beobachtungen. Teilen Sie uns mit, wenn Sie eines dieser Geräte angeboten bekommen oder wenn Sie es in einschlägigen Verkaufsbörsen finden.
Geben Sie Hinweise: Jeder Hinweis kann uns weiterhelfen.

Kontakt:

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Wir danken Ihnen für eure Unterstützung und hoffen, dass wir mit eurer Hilfe diese Geräte bald zurückbekommen.

euer EALS Institut, TU Graz

Annette Mütze im Podcast: Eine Ingenieurin zwischen Forschung und Anwendung

Wir freuen uns, eine faszinierende Neuigkeit zu teilen: Unsere brilliante Kollegin Annette Mütze war kürzlich Gast in der neuesten Episode des beliebten Podcasts „Talk Science to Me“. In der packenden Folge, enthüllt Annette spannende Details über ihre beeindruckende Karriere.

In nur 19 fesselnden Minuten gibt Annette einen tiefen Einblick in ihre einzigartige Fähigkeit, die Balance zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung zu halten. Sie berichtet von den Herausforderungen, denen sie begegnet, und den innovativen Lösungen, die sie entwickelt, um in beiden Welten erfolgreich zu sein.

Dieser Podcast ist ein absolutes Muss für alle, die sich für Wissenschaft und Technik begeistern. Erleben Sie, wie Annette Mütze ihre Leidenschaft und ihr Wissen einsetzt, um Grenzen zu überwinden und neue Wege zu beschreiten.

Hören Sie rein und lassen Sie sich von Annettes inspirierender Geschichte mitreißen!

Den vollständigen Podcast finden Sie hier: Talk Science to Me #33: Annette Mütze

09. March 2023

It's That Time Again! We Are Hiring!

The Power Electronics Research Lab (PERL) at TU Graz is thrilled to announce exciting new opportunities for researchers. Join our esteemed EALS team at TU Graz and work on cutting-edge projects in high-frequency switched power converters, in collaboration with Silicon Austria Labs (SAL). Innovate and push the boundaries of power electronics technology with us!

Open Positions:

Postdoc Position (Coordination + Integration)
PhD Positions in Hard- and Soft-Switching Topologies
PhD Position in Modeling and Design of Passive Components

If you are interested in any of these positions, please contact us.

For more details, feel free to look it up on Bewerben Sie sich | TU Graz.

Application Deadline: 31.05.2024

17. May 2024

!!! Important information for all electrical engineering students !!!

We are excited to announce that starting from the next academic year (WS2023/2024), students of "Mikroelektronik und Schaltungstechnik" will have the opportunity to take "VO 431.121 Power Electronics 2" as an elective course in the module "Electronic Systems".

And here's the best part: Credits earned from this course can be transferred once the curriculum is changed!

Don't miss out on this opportunity and enrol for "Power Electronics 2" this semester already (it's not too late) and broaden your knowledge in the field of power electronics.

Stay tuned for more updates!

09. March 2023