System Design and Optimierung

Um bei herausfordernden Anwendungen, welche nahe an den Grenzen des technisch Möglichen liegen, schon vorab präzise Aussagen über die Leistungsfähigkeit des elektrischen Antriebs treffen zu können, sind detaillierte Rechenmodelle entscheidend. Mittels Optimierung kann der Antrieb zudem ideal auf die Anwendung ausgelegt werden.

Hierfür haben wir über die Jahre eine sehr leistungsfähige Simulationsumgebung erarbeitet,in welche auch weiterhin stetig Verbesserungen einfließen.

Die Simulationsumgebung ist nahezu vollkommen automatisiert. Alle Berechnungsschritte können mit wenigen Mausklicks gestartet werden. Gleichzeitig können aber auch alle Berechnungsabläufe nacheinenander automatisiert durchgeführt werden, um den Antrieb zu optimieren.

/// Im Folgenden werden die Kernschritte vorgestellt:
  1. Zunächst wird ein Parameter Datensatz erstellt, welche die Geometrie der Maschine und ihre Materialien eindeutig beschreibt.
  2. Die Geometrie wird aus dem CAD automatisch generiert mit allen Radien und Details.
  3. Die elektromagnetische FEM wird berechnet. Durch die parallele Struktur der Toolkette können hierfür 50 Kerne und mehr genutzt werden.
  4. Eine vollständige thermische 3D-FEM Simulation wird durchgeführt. Anschließend wird das Modell mittels modaler Reduktion auf die elementaren Knoten reduziert. Die Detaillierunggenauigkeit des reduzierten Modells geht dabei bis auf die einzelnen Leiter.
  5. Optional können Umrichter und Getriebe in den Antrieb mit integriert oder auf den Motor passend optimiert werden.
  6. Es liegt nun ein Modell vor, welche das Antriebssystem vollständig charakterisiert. Es können nun Lastzyklen simuliert werden, um Temperaturverläufe zu erhalten. Es können aber auch weitaus komplexere Simulationen durchgeführt werden oder auch beispielsweise die maximale Dynamik des Antriebs ermittelt werden.
  7. Die Simulationen können anschließend mit einer Zielfunktion bewertet werden womit sie einem Optimierer zurückgeführt werden können. Der Optimierer passt den Parameter Datensatz entsprechend an und der nächste Berechnungsdurchlauf wird gestartet.

Die Messergebnisse werden als Eingangsdaten der Simulation zugeführt. So führt jede Messung zu einem Abgleich mit  den Simulationsergebnissen. Die Simulationsmodelle werden entsprechend angepasst und detailliert, wenn Abweichungen auftreten.

 

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Optimization toolchain for SciMo Motors