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Es werden die in Schirmung und Mantelung (Armierungsdrähte) auftretenden Verluste in einem Energieseekabel mit einem Leiterquerschnitt von 1200 mm2 mittels FEM simuliert und den nach IEC 60287-1-1 kalkulierten gegenübergestellt. Dabei wird zunächst die Kalkulation der Verluste nach IEC Norm aufgezeigt, anschließend der Aufbau und die relevanten Stoffeigenschaften des Simulationsmodells erläutert. Die anhand der FEM Simulation berechneten Verluste sind im Gesamten um etwa 25 % geringer als nach IEC Norm. In Armierungsdrähten betragen die berechneten Verluste lediglich
ein Drittel der nach IEC Norm kalkulierten.
Modellierung und Simulation von nichtlinearen Reibungseffekten bei der Lageregelung von Servomotoren
(2014)
Die steigenden Ansprüche an die Positioniergenauigkeit von Servomotoren macht es nötig, dass immer mehr im System
auftretende Effekte berücksichtigt werden müssen. Einer dieser Effekte ist die Reibung, die sich als ein nichtlinearer Einfluss auf die Regelgüte auswirkt. Um diese genau analysieren zu können, wird sie zunächst durch ein Modell abgebildet und anschließend simuliert. Hierfür gibt es unterschiedliche Modellansätze, die hier vorgestellt werden sollen. Zudem werden auch Hinweise zu deren Implementierung gegeben. Abschließend wird die Auswirkung der Reibung in einem Antriebssystem auf die Regelgüte anhand von Simulationsergebnissen analysiert.
Nichtlineare Berechnung von permanentmagneterregten Gleichstrommotoren mit konzentrierten Wicklungen
(2014)
Steigende Anforderungen an Hilfsantriebe im Automotive-Bereich verlangen im Hinblick auf Energie- und Kosteneffizienz innovative Berechnungsmethoden des magnetischen Kreises. Der magnetische Kreis moderner Permanentmagnet-Gleichstrommotoren kleiner Leistung weist ein signifikantes Sättigungsverhalten auf. Er ist derart ausgelegt, dass die von den Permanentmagneten erzeugten magnetischen Feldstärken nicht wie üblich dominieren, sondern die bestromten Ankerspulen vergleichbare Feldstärken erzeugen. Lineare Berechnungen mit konstanten Permeabilitäten bzw. Induktivitäten führen zu nicht mehr akzeptablen Ungenauigkeiten. Mittels transienter FEM-Simulationen ist es möglich die jeweiligen Flüsse in den Zahnspulen in Abhängigkeit von der Ankerposition und den Spulenströmen zu bestimmen. Für kurze Motorlängen sind grundsätzlich 3D-FEM-Berechnungen nötig. Es wurde ein Modellansatz gefunden, mit dem der Einsatz von 3D-FEM-Rechnungen stark reduziert und die Überlagerung der Flüsse in jedem Zahn zuverlässig und schnell beschrieben werden können. Dadurch kann die Rechen- und Entwicklungszeit erheblich reduziert werden.
Elektronische Regler
(2014)
Elektronische Regler
(2021)
Nichtlineare Berechnung von permanentmagneterregten Gleichstrommotoren mit konzentrierten Wicklungen
(2013)
Elektrische Maschinen
(2012)
Antriebstechnik
(2012)
The production process of electrical machines is subject to manufacturing and material tolerances. These tolerances have an influence on both, the mean torque and the torque ripple. Consequently, they exert an active influence on the speed-torque map (operating points), as well as the equivalent circuit diagram parameters for a permanent magnet synchronous machine, and the operational behavior (efficiency, noise development) of the electrical machine. In addition to striving lower costs, there is a growing emphasis on achieving higher energy efficiency. Thus, an accurate prediction of machine parameters is still essential during the early development process, despite manufacturing-related deviations.
In this study, the prediction of machine parameters is demonstrated using the example of a PMSM.
PyEMMO - a Python based software for the finite element modelling of electrical machines in ONELAB
(2023)
Multizieloptimierungen sind im Designprozess elektrischer Maschinen aufgrund stetig steigender Anforderungen an Wirkungsgrad und Leistungsdichte nahezu unabdingbar. Dabei bietet Open-Source Simulationssoftware die Möglichkeit lizenzkostenfrei Berechnungen zu parallelisieren und somit eine reduzierte Berechnungszeit zu erreichen. Dieser Beitrag stellt das hierfür initiierte Softwareprojekt PyEMMO (Python Electrical Machine Modeling in ONELAB) für die Finite-Elemente-Simulation elektrischer Maschinen im Open-Source-Programm ONELAB vor. Die objektorientierte Programmstruktur und die Ziele des Projekts stehen hierbei im Vordergrund. Des Weiteren wird auf den aktuellen Funktionsumfang eingegangen, welcher unter anderem die Geometriedefinition über ein Baukastensystem, das Simulationsdateninterface basierend auf dem JSON-Dateiformat und die Berechnung der Eisenverluste beinhaltet.