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Simulationssoftware

Elektromotoren optimiert entwerfen und simulieren

26. November 2018, 14:17 Uhr | Hagen Lang

Simulationen verdeutlichen das physikalische Verhalten

Mit dem Softwarepaket Motor-CAD kann der Entwurf von Elektromotoren und Generatoren optimiert werden. Vom Konzeptdesign bis zu Systemüberprüfung analysieren, bewerten und verbessern elektromagnetische und thermische Simulationslösungen das physikalische Verhalten der zukünftigen Produkte.

Simulationsspezialist CADFEM zeigt auf der SPS IPC Drives (Halle A6, Stand 260) wie mit numerischen Berechnungen der Entwurf und die Auslegung von Elektromotoren optimiert wird. 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 EMag, 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.

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 Entwicklungsprozess durch ein Angebot ineinandergreifender Simulationswerkzeuge, effizienter Workflows und einer erfahrenen Mannschaft von Experten, die es gewohnt sind, domänenübergreifende Lösungen zu liefern. Weitere Informationen gibt es online.

sps ipc drives, Nürnberg, 27.-29. November 2018, Halle 6, Stand 260