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Compact Multi-Coil Inductive Power Transfer System with a Dynamic Receiver Position Estimation
Get PDFInductive power transfer (IPT) systems with tolerance to the lateral misalignment are
advantageous for enhancing the transmitted power, usability and security of the system. In this
thesis, a misalignment tolerant multi-coil design is proposed to supply stationary and dynamic
battery-free wireless devices. A compact architecture composed of individually switchable 3
layers of printed coils arranged with overlap for excellent surface coverage. A hybrid architecture
based on three compact AC supply modules reduces the supply circuit complexity on the sending
Seite 2 von 4side. It detects the position of the receiver coil quickly, controls the activation of the transmitting
coils and estimates the next receiver position. The proposed architecture reduces the circuit
footprint by a factor of 62% compared to common architectures.
A transmitter coil activation strategy is proposed based on the detection of the transmitting coils
voltage and communication between sending side and receiving side to detect devices to supply
nature and position and to differentiate them from other conductive objects in the sending area
to the supplying security. The experimental results prove that the proposed architecture has a
good performance for different trajectories when the device speed does not exceed 15 mm/s.
Besides, the maximum detection time for the initial device position is about 1.6 s. The maximal
time interval to check the transmitter coils is around 0.7 s.:1. INTRODUCTION
2. THEORETICAL BACKGROUND
3. STATE OF THE ART OF MULTI-COIL IPT SYSTEMS
4. NOVEL DESIGN OF A MULTI-COIL IPT SYSTEM
5. MULTI-COIL ACTIVATION PROCEDURE
6. EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS
7. CONCLUSION AND OUTLOOKInduktive Energieübertragungssysteme (IPT) mit Toleranz gegenüber seitlichem Versatz sind
vorteilhaft, um die übertragene Leistung, die Nutzbarkeit und die Sicherheit des Systems zu
verbessern. In dieser Arbeit wird ein versatztolerantes Multispulen-Design vorgeschlagen, um
stationäre und dynamische batterielose drahtlose Geräte zu versorgen. Die kompakte Architektur
besteht aus 3 einzeln schaltbaren Schichten gedruckter Spulen, die überlappend angeordnet sind,
um eine hervorragende Oberflächenabdeckung zu gewährleisten. Eine hybride Architektur, die auf
drei kompakten AC-Versorgungsmodulen basiert, reduziert die Komplexität der
Versorgungsschaltung auf der Senderseite. Sie erkennt die Position der Empfängerspule schnell,
steuert die Aktivierung der Sendespulen und schätzt die nächste Empfängerposition. Die
vorgeschlagene Architektur reduziert den Platzbedarf der Schaltung um einen Faktor von 62 % im
Vergleich zu herkömmlichen Architekturen.
Es wird eine Aktivierungsstrategie für die Sendespulen vorgeschlagen, die auf der Erkennung der
Spannung der Sendespulen und der Kommunikation zwischen Sende- und Empfangsseite basiert,
um die Art und Position der zu versorgenden Geräte zu erkennen und sie von anderen leitfähigen
Objekten im Sendebereich zu unterscheiden. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die
vorgeschlagene Architektur eine gute Leistung für verschiedene Trajektorien hat, wenn die
Geschwindigkeit der Geräte 15 mm/s nicht überschreitet. Außerdem beträgt die maximale
Erkennungszeit für die anfängliche Geräteposition etwa 1,6 s. Das maximale Zeitintervall für die
Überprüfung der Senderspulen beträgt etwa 0,7 s.:1. INTRODUCTION
2. THEORETICAL BACKGROUND
3. STATE OF THE ART OF MULTI-COIL IPT SYSTEMS
4. NOVEL DESIGN OF A MULTI-COIL IPT SYSTEM
5. MULTI-COIL ACTIVATION PROCEDURE
6. EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS
7. CONCLUSION AND OUTLOO
Road Estimation Using GPS Traces and Real Time Kinematic Data
Get PDFAdvance Driver Assistance System (ADAS) are becoming the main issue in today’s automotive industry. The new generation of ADAS aims at focusing on more details and obtaining more accuracy. To achieve this objective, the research and development parts of the automobile industry intend to utilize Global Positioning System (GPS) by integrating it with other existing tools in ADAS. There are several driving assistance systems which are served by a digital map as a primary or a secondary sensor. The traditional techniques of digital map generation are expensive and time consuming and require extensive manual effort. Therefore, having frequently updated maps is an issue. Furthermore, the existing commercial digital maps are not highly accurate.
This Master thesis presents several algorithms for automatically converting raw Universal Serial Bus (USB)-GPS and Real Time Kinematic (RTK) GPS traces into a routable road network. The traces are gathered by driving 20 times on a highway. This work begins by pruning raw GPS traces using four different algorithms. The first step tries to minimize the number of outliers. After the traces are smoothed, they tend to consolidate into smooth paths. So in order to merge all 20 trips together and estimate the road network a Trace Merging algorithm is applied. Finally, a Non-Uniform Rational B-Spline (NURBS) curve is implemented as an approximation curve to smooth the road shape and decrease the effect of noisy data further. Since the RTK-GPS receiver provides highly accurate data, the curve resulted from its GPS data is the most sufficient road shape. Therefore, it is used as a ground truth to compare the result of each pruning algorithm based on data from USB-GPS.
Lastly, the results of this work are demonstrated and a quality evaluation is done for all methods
Experimentelle Untersuchung des Intrusionsverhaltens von Gasdiffusionslagen in Kanalquerschnittskonturen von PEM-Brennstoffzellen
No full textDie konstruktive Gestaltung des Flussfeldlayouts und der Kanalquerschnittsparameter einer Bipolarplatte kann maßgeblichen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit einer Brennstoffzelle haben. Insbesondere die Intrusionswirkung von Gasdiffusionslagen (GDL) infolge einer mechanischen Vorspannung auf die Aktivfläche führt zu einer Verengung des effektiv durchströmten Kanalquerschnittes. In dieser Arbeit wird angenommen, dass die Intrusionswirkung in direkter Abhängigkeit von Kanalparametern metallischer Kanalplatten steht, dies wird experimentell untersucht. Die hierbei zur Anwendung kommende Prüfmethode sowie der zugehöriger Prüfstandsaufbau wurden bereits in [1] aufgeführt und erste experimentelle Ergebnisse präsentiert. In dieser Arbeit wird der betrachtete Parameterraum erweitert, indem zusätzliche Kanalquerschnittsproben experimentell untersucht werden und das jeweilige Intrusionsverhalten ermittelt wird
Modellbildung und Simulation der Thermomanagementstrukturen von Brennstoffzellenfahrzeugen
No full textDas Thermomanagement in Brennstoffzellenfahrzeugen (FCEV) stellt eine komplexe Herausforderung dar. Insbesondere, wenn im Zuge thermischer Optimierungen, wie sie bereits im Bereich batterieelektrischer Fahrzeuge etabliert sind, komplexe Verschaltungen der beteiligten Fahrzeugsysteme vorgenommen werden. Im Rahmen des Forschungsprojektes HZwo:InTherm wurden an der TU Chemnitz verschiedene Ansätze zur Simulation von Thermomanagementstrukturen in Brennstoffzellenfahrzeugen (FCEV) sowohl in Matlab/Simulink als auch in KULI untersucht. Augenmerk lag hierbei auf einem stabilen Zusammenspiel der Teilsysteme Brennstoffzelle, Hybridbatterie, Tanksystem, Wärmepumpe, Fahrgastzelle sowie Traktionsmaschine und Leistungselektronik. Als besondere Herausforderung zeigte sich hierbei die Simulation geschlossener Kühlkreisläufe mit inkompressiblem Kühlmedium sowie die Umsetzung eines möglichst generalisierten Modellaufbaus für die implementierten Teilmodelle. Im Rahmen dieses Beitrags sollen sowohl die Modellierungsansätze als auch die erzielten Ergebnisse vorgestellt und diskutiert werden.Thermal management in fuel cell electric vehicles (FCEV) poses a complex challenge. Especially for thermal optimisations with complex interconnections, as it is already state of the art in battery electric vehicles. Within the research project HZwo:InTherm different approaches for the simulation of thermal management systems of FCEV have been under investigation, in both Matlab/Simulink as well as in KULI. Focus was the stable interaction of the subsystems fuel cell, hybrid battery, tank system, heat pump, passenger cabin as well as traction motors and inverters. A particular challenge is the simulation of a closed coolant loop with incompressible coolant liquid and its model realization with generalized model structures for the different parts of the model. This article presents both the modelling approach as well as the simulation results
Energetische Analyse und Optimierung von dezentralen Mikro-Wasserstofftankstellen mit elektrochemischer Verdichtung
No full textFür die Wasserstoffnutzung in der Mobilität ist eine Verdichtung des Wasserstoffes nötig. Mechanische Verdichter haben verschiedene Nachteile und sind insbesondere für Anwendungen mit kleinen Volumenströmen und hohen Druckverhältnissen schwierig darzustellen. Der elektrochemische Wasserstoffkompressor (EHC), der auf der PEM-Technologie basiert, bringt in dieser Anwendung deutliche Vorteile mit sich. Dank ihm könnte auch eine Home-Fueling-Lösung für Einfamilienhäuser technisch und wirtschaftlich sinnvoll sein. In der vorliegenden Untersuchung wird hierfür eine energetische Analyse durchgeführt, um zu zeigen, dass aus energetischer Sicht die regenerative Wasserstoffbetankung zu Hause möglich ist. Anschließend werden noch der EHC und erste Messergebnisse zu ihm vorgestellt. Es wird gezeigt, dass das Home-Fueling-Konzept mit dem EHC grundsätzlich technisch möglich und sinnvoll ist.For the use of hydrogen in mobility, a compression of the hydrogen is necessary. Mechanical compressors have various disadvantages and are difficult to produce, especially for applications with small volume flows and high-pressure ratios. The electrochemical hydrogen compressor (EHC), which is based on the PEM technology, has significant advantages in this application. Thanks to him, a home refueling solution for single-family houses could also be technically and economically viable. In the present study, an energetic analysis is carried out to show that, from an energetic point of view, regenerative hydrogen refueling at home is possible. Then the EHC and the first measurement results will be presented. It is shown that the home refueling concept with the EHC is basically technically possible and viable
Zum Stand der digitalen Archivierung in der Fachgruppe 8
No full textNach einer Umfrage 2017 fand im Jahr 2021 erneut eine Umfrage zum Thema Digitale Langzeitarchivierung in der Fachgruppe statt: Es zeigte sich, dass die Fachgruppe mittlerweile auf dem Weg zur digitalen Archivierung ist, vor allem auf der Grundlage von Archivierungsverbünden. Zugleich bleiben Probleme wie die zu geringe Personalausstattung der meisten Archive weiterhin bestehen.After the 2017 survey, another survey on the topic of digital long-term archiving took place in the Fachgruppe in 2021: It showed that the Fachgruppe is now on the way to digital archiving, especially on the basis of archiving networks. At the same time, problems such as the insufficient staffing of most archives remain
Herstellung, Untersuchung und Evaluierung von faserverstärkten gradierten Sandwichstrukturen im Spritzgießprozess
No full textDas 1K- und das 2K-Spritzgießverfahren dienen zur Herstellung thermoplastischer Sandwichstrukturen, deren Deck- und Kernschicht aus einer kurzglasfaserverstärkten Polypropylen-Folie sowie entweder kompaktem oder geschäumtem Polypropylen besteht. Zudem erfolgt die Herstellung der Schäume durch das CELLMOULD®-Verfahren mit einem physikalischen Treibmittel. Eine geeignete kurzfaserverstärkte PP-Folie wird aufgrund ihrer mikroskopischen, rheologischen und mechanischen Eigenschaften ausgewählt. Beim Schaumspritzgießen ermittelt die Drei-Wege-ANOVA den Einfluss der Werkzeugtemperatur, der Eingasungsmenge und der Einspritzgeschwindigkeit auf die Dichte sowie die Zelldichte und die Zellgröße der eingespritzten Schäume. Funktional gradierte Sandwichstrukturen lassen sich durch die Mikrostruktur-untersuchung evaluieren. Die mechanischen und spezifischen mechanischen Eigenschaften der eingespritzten Proben werden in der Arbeit durch die Biegeprüfung bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass sich faserverstärkte konventionelle PP-Folien mit 30 Gew.-% am besten für die Deckschichten eignen. Beim Schaumspritzgießen beeinflusst lediglich die Werkzeugtemperatur die Zelldichte und die Zellgröße. Funktional gradiertes Material ergibt sich bei der Sandwichstruktur, die durch 1K-Spritzgießen hergestellt wird. Aufgrund des Vorhandenseins einer geschäumten Lage, kompakter Lagen und kurzglasfaserverstärkter Lagen findet die Gradierung sich von der Mitte bis zu den Rändern der Proben statt. Das Vorhandensein von Schaumstrukturen verringert den Biegemodul und die Biegefestigkeit. Die Biegedehnung bei maximaler Biegespannung nimmt signifikant mit den vorhandenen Glasfasern ab. Die Sandwichstrukturen führen lediglich zur Erhöhung des Biegemoduls und der Biegefestigkeit gegenüber kompaktem und geschäumtem PP. Die Biegedehnung bei maximaler Biegespannung verhält sich bei den Sandwichstrukturen umgekehrt zum Biegemodul und der Biegefestigkeit. Beim Vergleich mittels unterschiedlicher Spritzgießverfahren produzierter Sandwichstrukturen haben die durch das 1K-Spritzgießverfahren hergestellten Proben einen niedrigeren Biegemodul und eine geringere Biegefestigkeit als die durch das 2K-Spritzgießverfahren produzierten. Jedoch zeigen die Sandwichstrukturen aus dem 1K-Spritzgießverfahren mit geschäumtem Kern den höheren spezifischen Biegemodul und die höhere spezifische Biegefestigkeit in Y-Richtung im Vergleich zu jenen aus dem 2K-Spritzgießverfahren. Außerdem weisen die verschiedenen Versagensarten der Sandwichstrukturen bei der Biegeprüfung und der Bestimmung der interlaminaren Scherfestigkeit keine Delamination zwischen Deck- und Kernschicht auf. Bei der Berechnung durch den modifizierten Gonzales-Ansatz und die Paralleltheorie zeigt sich, dass der E-Modul der Schäume und der Sandwichstrukturen fast identisch mit jenem aus den Experimenten ist. Allerdings ist die Berechnung der faserverstärkten Proben nicht möglich, daher wird der E-Modul aus den Experimenten verwendet, um die Durchbiegung im Rahmen einer Balkentheorie zu bestimmen. Die nahezu identische Durchbiegung aus dem Experiment und der Berechnung lässt sich auch durch die Euler-Bernoulli-Balkentheorie nachweisen. Die Arbeit zeigt auf, dass die Sprünge in der Steifigkeit und Festigkeit in jeder Lage von 1K-und 2K-spritzgegossenen Sandwichstrukturen abnehmen. Auf diese Weise lässt sich die Vermeidung der Delamination zwischen Deck- und Kernschicht erreichen. Die Dichte und die Materialmenge der Sandwichstrukturen reduzieren sich ohne signifikante Abnahme des spezifischen Biegemoduls und der spezifischen Biegefestigkeit. Mit der Verwendung von mechanischen Eigenschaften von Teilkomponenten der Sandwich-struktur können die Biegeeigenschaften der gradierten Sandwich-strukturen durch eine Berechnung vorausgesagt werden.:1 Einführung
2 Stand der Technik
3 Motivation und Ziel
4 Versuchsdurchführung
5 Ergebnisse und Diskussion
6 Zusammenfassung und AusblickThe 1-component and 2-component injection moulding processes are employed to produce thermoplastic sandwich structures of which the skin and core layers comprise a short glass fibre-reinforced polypropylene film and either compact or foamed polypropylene, respectively. In addition, the foams are produced using the CELLMOULD® process with a physical blowing agent. A suitable short fibre reinforced PP film is selected on the basis of its microscopic, rheological and mechanical properties. In foam injection moulding, the three-way ANOVA determines the influence of the mould temperature, gas content and injection speed on the density as well as the cell density and cell size of the injected foams. Functionally graded sandwich structures can be proven by using the microstructure investigation. The mechanical properties and specific mechanical properties of the injected samples are determined by the three-point bending test. The results show that fibre-reinforced conventional PP films with 30 wt% are the most suitable for the skin layers. In the case of foam injection moulding, only the mould temperature influences the cell density and cell size of the injected foams. Functionally graded material results from the sandwich structure, which is produced by 1-component injection moulding process, because a foamed layer, compact layers and short glass fibres reinforced layers occur from the middle to the edges of these samples. The presence of foam structures reduces the flexural modulus and the flexural strength. The bending elongation at maximum bending stress decreases significantly with the existing glass fibres. The sandwich structures only increase the flexural modulus and the flexural strength compared to compact and foamed PP. The bending elongation at maximum bending stress behaves in the opposite way in the sandwich structures compared to the flexural module and the flexural strength. When comparing sandwich structures produced using different injection moulding processes, the sandwich structures produced by the 1-component injection moulding process have a lower flexural modulus and a lower flexural strength than those produced by the 2-component injection moulding process. However, the sandwich structures with foamed core from the 1-component injection moulding process show the higher specific flexural modulus and the higher specific flexural strength in Y-direction compared to those in the same direction from the 2-component injection moulding process. In addition, the various types of failure of the sandwich structures during the bending test and the determination of the interlaminar shear strength provide no delamination between the skin and core layers. The calculation suggests that the modulus of elasticity of the foams and the sandwich structures, calculated by the modified Gonzales approach and the parallel theory, respectively, is almost identical to that from the experiments. Nevertheless, the calculation of the fibres-reinforced samples cannot be achieved, hence, the modulus of elasticity of the fibres-reinforced samples from the experiments is used to determine the deflection based on a beam theory. The almost identical deflection from the experiment and the calculation can also be demonstrated by the Euler-Bernoulli beam theory.The work shows that the significant change in rigidity and strength decrease in each layer of 1-component and 2-component injection moulded sandwich structures. Thus, the avoidance of delamination between the skin and core layers can be achieved. The density and the amount of material in the sandwich structures are reduced without a significant decrease in the specific flexural modulus and the specific flexural strength. With the use of mechanical properties of subcomponents of the sandwich structure, the bending properties of the graded sandwich structures can be predicted by a calculation.:1 Einführung
2 Stand der Technik
3 Motivation und Ziel
4 Versuchsdurchführung
5 Ergebnisse und Diskussion
6 Zusammenfassung und Ausblic
DRadEsel – Beobachtungsbogen
No full textDer vorliegende Beobachtungsbogen kann zur standardisierten Beobachtung sicherheitskritischer Situationen von Radfahrenden eingesetzt werden. Zur korrekten Anwendung des Beobachtungsbogens im Feld wird empfohlen, das zugehörige Schulungsmaterial vorbereitend zu nutzen
Eigenschaftsskalierung von Blechprofilen durch Integration einer Wärmebehandlung in den Walzprofilierprozess
No full textDer Forschungsgegenstand der vorliegenden Arbeit ist die kontinuierliche Herstellung eines profilförmigen Bauteils aus dem Bor-Mangan-Stahl 22MnB5 mit lokal bzw. global definierten mechanischen Eigenschaften. Dabei laufen die Formgebung und Wärmebehandlung (WBH) parallel ab. Die Hauptformgebung erfolgt zunächst im Lieferzustand, an die sich die Wärmbehandlung und die finale Formgebung anschließen. Während der WBH wird das ferritische Anfangsgefüge beim Erwärmen in Austenitgefüge und anschließend durch eine rasche Abkühlung größer 30 K/s in Martensitgefüge umgewandelt. Die Induktorform, -frequenz und die -leistung beeinflussen hierbei maßgeblich die Aufheizrate und das Erwärmungsbild. Durch kontinuierliche Formgebung und die gezielte WBH sind Profilbauteile mit Bauteilfestigkeiten bis 1500 MPa effizient herstellbar.
Im Anschluss an eine Machbarkeitsstudie werden experimentelle und simulative Untersuchungen durchgeführt und die gewonnenen Ergebnisse miteinander verglichen. Dadurch kann die prinzipielle Eignung des FE-Modells nachgewiesen werden. Im Weiteren erfolgt der Vergleich von drei verschiedenen Fertigungsrouten, wobei das Hauptaugenmerk auf der erforderlichen Umformkraft und der erreichbaren Formgenauigkeit liegt. Auf Basis der Simulationsergebnisse kann festgehalten werden, dass mittels der untersuchten Technologie höchstfeste und formgenaue Profilbauteile mit definierten mechanischen Eigenschaften herstellbar sind. Der Einsatz der Technologie birgt somit ein enormes Leichtbaupotenzial. Dennoch gibt es Hemmnisse die Technologie einzusetzen, da „Wärme“ in den traditionell kalt ablaufenden Umformprozess eingebracht wird. Die Arbeit soll dazu beitragen, diese Barriere abzubauen.:1 EINLEITUNG
2 STAND DER FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
3 HANDLUNGSBEDARF, ZIELSETZUNG UND LÖSUNGSWEG
4 VERSUCHSPLANUNG
5 VERWENDETE WERKSTOFFE SOWIE ANLAGEN- UND WERKZEUGTECHNIK ZUR ENTWICKLUNG EINER TECHNOLOGIE ZUR HERSTELLUNG EINTEILIGER, EIGENSCHAFTSSKALIERTER PROFILBAUTEILE
6 REFERENZVERSUCHE V-GESENKBIEGEN UND KALTWALZPROFILIEREN EINES HUTPROFILS AUS 22MNB5
7 STATIONÄRES AUFHEIZVERHALTEN EINES RINGINDUKTORS UND ABSCHRECKEN MITTELS UNTERSCHIEDLICHER KÜHLMEDIEN
8 INTEGRATION EINER WÄRMEBEHANDLUNG IN DEN KONTINUIERLICHEN WALZPROFILIERPROZESS
9 ZUSAMMENFASSUNG
10 AUSBLICKThe research object of the present work is the continuous production of an open profile component made of the manganese-boron steel 22MnB5 with locally or globally defined mechanical properties. The shaping and heat treatment (SHT) take place in one process. The main shaping is first carried out in the as-delivered condition, followed by heat treatment and final shaping. During the heat treatment, the initial ferritic microstructure is transformed into an austenitic state during heating and then into a martensitic microstructure by rapid cooling at a rate of more than 30 K/s. The geometry of the induction coil, the frequency and the heating power have a significant influence on the heating rate and the heating effect. Through continuous shaping and controlled SHT, profile components with strengths of up to 1500 MPa can be produced efficiently.
Following a feasibility study, experimental and simulative investigations were carried out and the results obtained were compared with each other. In this way, the principle suitability of the FE model could be demonstrated. In further steps, three different production routes were com-pared, whereby the main focus was on the required forming force and the achievable forming accuracy. Based on the obtained results, it can be stated that the investigated technology can be used to produce high-strength and dimensionally accurate profile components and defined mechanical properties with high output rate. The use of this technology thus offers a huge lightweight potential. However, as additional heat is introduced into the traditionally cold forming process, the process is more complexity and this constitutes a barrier to the use of the technology. This work is intended to overcome this barrier.:1 EINLEITUNG
2 STAND DER FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
3 HANDLUNGSBEDARF, ZIELSETZUNG UND LÖSUNGSWEG
4 VERSUCHSPLANUNG
5 VERWENDETE WERKSTOFFE SOWIE ANLAGEN- UND WERKZEUGTECHNIK ZUR ENTWICKLUNG EINER TECHNOLOGIE ZUR HERSTELLUNG EINTEILIGER, EIGENSCHAFTSSKALIERTER PROFILBAUTEILE
6 REFERENZVERSUCHE V-GESENKBIEGEN UND KALTWALZPROFILIEREN EINES HUTPROFILS AUS 22MNB5
7 STATIONÄRES AUFHEIZVERHALTEN EINES RINGINDUKTORS UND ABSCHRECKEN MITTELS UNTERSCHIEDLICHER KÜHLMEDIEN
8 INTEGRATION EINER WÄRMEBEHANDLUNG IN DEN KONTINUIERLICHEN WALZPROFILIERPROZESS
9 ZUSAMMENFASSUNG
10 AUSBLIC
Micromotor-mediated sperm constrictions for improved swimming performance
No full textSperm-driven micromotors, consisting of a single sperm cell captured in a microcap, utilize the strong propulsion generated by the flagellar beat of motile spermatozoa for locomotion. It enables the movement of such micromotors in biological media, while being steered remotely by means of an external magnetic field. The substantial decrease in swimming speed, caused by the additional hydrodynamic load of the microcap, limits the applicability of sperm-based micromotors. Therefore, to improve the performance of such micromotors, we first investigate the effects of additional cargo on the flagellar beat of spermatozoa. We designed two different kinds of microcaps, which each result in different load responses of the flagellar beat. As an additional design feature, we constrain rotational degrees of freedom of the cell’s motion by modifying the inner cavity of the cap. Particularly, cell rolling is substantially reduced by tightly locking the sperm head inside the microcap. Likewise, cell yawing is decreased by aligning the micromotors under an external static magnetic field. The observed differences in swimming speed of different micromotors are not so much a direct consequence of hydrodynamic effects, but rather stem from changes in flagellar bending waves, hence are an indirect effect. Our work serves as proof-of-principle that the optimal design of microcaps is key for the development of efficient sperm-driven micromotors