Simulation Mit voller Kraft voraus

Igel setzt auf den verstärkten Einsatz der Niedervolttechnologie für elektrische Fahrzeugantriebe. Mit Unterstützung von Cadfem hat das Unternehmen Multiphysik-Simulationen eingesetzt, um die Antriebseinheit für ein Motorrad zur Nutzung im urbanen Bereich zu auszulegen und zu optimieren.

Anbieter zum Thema

CADFEM Germany GmbH

GWJ Technology GmbH

MDESIGN group

Die Igel AG setzt bei elektrischen Fahrzeugantrieben auf Niedervoltmotoren, die bezüglich Gewicht und Leistung optimiert sind. Basis für die Auslegung einer Antriebseinheit war ein auf den Motorradeinsatz optimierter NEF-Zyklus (Neuer Europäischer Fahrzyklus). Bei der Bereitstellung der notwendigen Leistung kommt es bei Elektromotoren durch die ohmschen Verluste sowie Eisen- und Reibungsverluste zu einer Wärmeentwicklung, die im schlimmsten Fall zur Überhitzung führt. Selbst eine kurzfristige Überschreitung der Höchsttemperatur könnte die elektronischen Bauteile, die Permanentmagnete und die Isolierstoffe nachhaltig schädigen. Um einen effizienten Antrieb bereitzustellen, muss der Überlastbereich der Motoren gezielt für die Abdeckung von Leistungsspitzen genutzt werden. So ist eine praxisgerechte Kühlung unabdingbar.

Berechnungen miteinander verbinden

Bei der Auswahl einer geeigneten Berechnungssoftware fiel die Wahl auf Ansys. Besonders überzeugten die Ansys Produkte für Multiphysik und Systemsimulation, aber auch die gute Beratung durch die Firma Cadfem sowie deren umfassendes Unterstützungsangebot, das neben Support und Schulung auch Consulting-Dienstleistungen beinhaltet. Die Simulationssoftware erlaubt die Analyse komplexer multiphysikalischer Systeme mittels Kopplung unterschiedlicher physikalischer Disziplinen auf Feld- und Systemebene. Hierdurch lassen sich die elektromagnetischen Berechnungen des Motors, die mit Ansys Maxwell durchgeführt werden, mit der Strömungssimulation sowie der Berechnung des Temperaturfeldes koppeln, um die Ergebnisse für die Auslegung des Kühlsystems zu nutzen (Bild 1).

Simulationen koppeln

Die Kombination der Simulationsmodelle aus unterschiedlichen Disziplinen führt zu einer genaueren und realitätsnäheren Berechnung als die losgelöste Betrachtung eines einzelnen Effektes ohne Interaktion mit seiner Umwelt. Somit lässt sich das System gleichzeitig hinsichtlich seiner elektromagnetischen und thermischen Eigenschaften optimieren. Des Weiteren bietet Ansys mit der assoziativen CAD-Schnittstelle eine einfache Möglichkeit, verschiedene Varianten zu berechnen und die Daten direkt mit den entsprechenden CAD-Systemen auszutauschen. Dadurch wird der Entwicklungsprozess erheblich beschleunigt.

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