Katedra Elektrotechniki i Mechatroniki

Badania pracowników katedry dotyczą modelowania numerycznego i weryfikacji pomiarowej takich urządzeń jak:

• transformatory,
• dławiki,
• silniki liniowe,
• łożyska magnetyczne,
• siłowniki elektromagnetyczne,
• wyrzutnie magnetyczne,
• anteny i propagacja fal,
• systemy nagrzewania indukcyjnego.

Obliczenia w/w obiektów obejmują:

• symulację pól elektromagnetycznych,
• obliczanie parametrów całkowych w/w pól (energia, moc, siła, indukcyjność, moment obrotowy itp.),
• symulację pól termicznych,
• optymalizację konstrukcji.

W/w obliczenia są weryfikowane z wykorzystaniem autorskich stanowisk pomiarowych w zakresie podstawowych parametrów elektromagnetycznych w/w urządzeń.

W zakresie projektowanie i optymalizacji transformatorów i dławików wykonano dwa projekty: jeden finansowany przez MNiSW (lata 2003-2005), a drugi przez NCN (lata 2010-2013). Pierwszy z w/w dotyczył badania transformatorów budowy modułowej z rdzeniami amorficznymi. Drugi dotyczył transformatorów pracujących przy podwyższonej częstotliwości.

Działalność interdyscyplinarna Katedry od kilku lat obejmuje badania we współpracy z Wydziałem Mechanicznym Politechniki Opolskiej (PO). Pierwszym elementem współpracy było opracowanie nowatorskich konstrukcji siłowników do badań zmęczeniowych, co zaowocowało realizacją (w latach 2008-2010) projektu badawczo-rozwojowego NCBiR Nr N R01 0026 04 we współpracy z Katedrą Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn PO.

Kolejnym etapem działań interdyscyplinarnych byłą współpraca (w okresie 11.2017-04.2018) z Katedrą Pojazdów PO oraz z Parkiem Naukowo-Technologicznym (PNT). Efektem tej współpracy było opracowanie innowacyjnych sposobów sterowania położeniem zaworów silników spalinowych w ramach projektu nr RPOP.01.01.00-16-0063/16-00 współfinansowanego ze środków Unii Europejskiej. Dodatkowo w roku 2018 zrealizowano pracę zleconą nr BU-02/18 dotyczącą siłowników do napędu zaworów w pojazdach samochodowych.

W zakresie badań materiałowych prowadzona jest współpraca z Katedrą Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn PO. Badania te obejmują symulację i weryfikację pomiarową nagrzewania materiałów wielowarstwowych. Dotyczą one ścisłej współpracy z firmą Explomet, która jest jedynym w Polsce wytwórcą materiałów warstwowych łączonych wybuchowo. Z uwagi na nowość w/w technologii KEM prowadzi również badania pomiarowe w zakresie parametrów materiałów wielowarstwowych. W zakresie nagrzewania indukcyjnego Katedra uczestniczy (od 2019 roku) w projekcie NCBiR TECHMATSTRATEG2/412341/8/NCBR/2019.

Wymienione badania obejmują tworzenie modeli numerycznych polowo-obwodowych z wykorzystaniem oprogramowania komercyjnego oraz autorskiego. W przypadku transformatorów i nagrzewania indukcyjnego badania są prowadzone dla podwyższonych częstotliwości z zastosowaniem innowacyjnych, opracowanych przez pracowników katedry, modeli symulacyjnych. W ramach badań dotyczących rdzeni magnetycznych analizowano między innymi materiały amorficzne, nanokrystaliczne oraz kompozytowe (np. Somaloy) pod kątem możliwości ich zastosowań w urządzeniach elektromagnetycznych pracujących przy podwyższonej częstotliwości. W zakresie badań napędów o ruchu liniowym opracowano wiele innowacyjnych konstrukcji dotyczących wyrzutni elektromagnetycznych i siłowników liniowych, które zostały opatentowane. Modele polowe są wykorzystywane w obliczeniach wariantowych konstrukcji, co umożliwia ich optymalizację z uwzględnieniem rozkładu pola elektromagnetycznego, termicznego oraz parametrów całkowych pola.

W każdym przypadku wykonywana jest weryfikacja pomiarowa, z wykorzystaniem budowanych w tym celu prototypów urządzeń i układów pomiarowych. Prowadzone badania uwzględniają szereg zjawisk fizycznych występujących w wymienionych urządzeniach tj. prądy wirowe, histereza magnetyczna, zjawiska cieplne itp. Katedra posiada również możliwość wykonywania pomiarów pola elektromagnetycznego w zakresie częstotliwości radiowych (od setek kHz do pojedynczych GHz).

Pracownicy Katedry są recenzentami m.in. w następujących czasopismach:

1. Transaction on Magnetics (USA)
2. Transaction on Mechatronics (USA)
3. Compel (UK)
4. Sensors (Szwajcaria)
5. Energies (Szwajcaria)
6. Actuators (Szwajcaria)
7. IET Electric Power Applications (UK)8) IEEE Access

Są także autorami lub współautorami następujących książek:

• Gieras J.F., Piech Z.J., Tomczuk B.: Linear synchronous motors, Taylor & Francis, USA, 2012.
• Koteras D., Waindok A., Tomczuk B.: Electrical engineering – problems, OWPO, Opole, 2019.