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Simulationslösungen für Elektromotoren

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Wie mit numerischen Berechnungen der Entwurf und die Auslegung von Elektromotoren optimiert wird zeigt Cadfem auf der SPS IPC Drives.

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Simulationen verdeutlichen das physikalische Verhalten.
Simulationen verdeutlichen das physikalische Verhalten.
(Bild: Cadfem)

Vom Konzeptdesign bis zu Systemüberprüfung kann sowohl mit elektromagnetischen als auch mit thermischen Simulationslösungen das physikalische Verhalten der zukünftigen Produkte analysiert, bewertet und verbessert werden. Dabei kommen die Softwarepakete von Ansys und das Motor-CAD-System von MDL zum Einsatz. Motor-CAD ist ein Softwarepaket für den Entwurf von Elektromotoren und Generatoren. Um die elektromagnetische Performance und die Kühlung bereits in der Designphase zu berücksichtigen, stehen Motor-CAD E-Mag, Motor-CAD Therm und Motor-CAD Lab zur Verfügung. Alle Eingaben werden über maschinenspezifische Eingabefelder definiert und mit praxisbewährten Standardwerten unterfüttert. Das Verhalten eines Motordesigns in verschiedenen Einsatzprofilen wird in wenigen Minuten berechnet, sodass Produktentwickler schnell unterschiedliche Varianten durchspielen und ihr Design schrittweise verfeinern können.

Umfangreiche Bibliothek von Maschinentypen

Mit Motor-CAD Lab erfolgt eine kombinierte Betrachtung der Effektivität mit dem Fahrzyklus, um die Eignung des Maschinendesigns für das geforderte Fahrprofil abzugleichen. Die umfangreiche Bibliothek von Maschinentypen und Kühlkonzepten sowie die hohe Berechnungsgeschwindigkeit im Bereich weniger Minuten ermöglichen eine zielgerichtete Anpassung des Designs zur Abstimmung der thermischen und magnetischen Eigenschaften auf das Fahrprofil und die Anforderungen. Auf Basis eines solchen voroptimierten Entwurfs liefern weitergehende Betrachtungen per FEM-Berechnung und CFD-Analyse detaillierte Aussagen über das physikalische Verhalten mit hoher Realitätstreue. Die Magnetfeldsimulation mit Ansys Maxwell bildet den Einfluss von 3D-Effekten ab und sichert die Robustheit in unterschiedlichen Szenarien.

Gezielte Verwendung von automatischen Checks

Aufgrund der großen Bedeutung der thermischen Eigenschaften hinsichtlich Ausfallsicherheit aber auch hinsichtlich der Materialkosten (Materialklassen für Magnete und Isolation) lassen sich thermische Analysen für verschiedene Betriebsarten durchführen. Das reicht von Betrachtungen einzelner Komponenten mit hohem Detailgrad über Gesamtbetrachtungen bei komplexen Einbausituationen in Form von 3D-Strömungsanalysen mit Ansys CFD und Ansys Icepak bis hin zu Systemanalysen mit 1D-Strömungsmodellen im Ansys Twin Builder. Cadfem unterstützt diesen anspruchsvollen Entwicklungsprozess durch ein Angebot ineinander-greifender Simulationswerkzeuge, effizienter Workflows und einer erfahrenen Mannschaft von Experten, die es gewohnt sind, domänenübergreifende Lösungen zu liefern. (jup)

SPS IPC Drives 2018: Halle 6, Stand 260

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