Elektrické pohony
Základem úspěšného konceptu elektrické trakce je správná volba a návrh motoru, jeho napájení a řízení. Na současné elektrické pohony jsou kladeny vysoké nároky z pohledu účinnosti, spolehlivosti, hlučnosti a ceny. K dosažení optimálního pohonu pro danou aplikaci je třeba zohlednit reálné pracovní podmínky a nároky kladené na pohon. Zabýváme se kompletním návrhovým postupem od definice požadavků na elektromotor, jeho elektromagnetickým a tepelným návrhem, optimalizací a jeho konstrukcí.
Definice požadavků na pohon - volba vhodného typu elektromotoru
Pro správné dimenzování pohonu je třeba co nejpřesněji definovat výkonové a momentové požadavky na něj kladené.
Pro jejich získání TechSim využívá 1D systémové simulace. V systémové simulaci lze pohon testovat pro reálné pracovní
podmínky (na základě jízdních dat zákazníka) a získat tak skutečný průběh jeho zatěžování již v raných fázích
vývoje. Zároveň je díky nízké numerické náročnosti systémové simulace možné testovat velký počet variant a
porovnávat je mezi sebou. Jednotlivé části pohonu lze potom správně zvolit a vyhnout se návrhovým chybám. V systémových
simulacích lze stanovit, získat a ověřit následující parametry:
| Nabízená řešení | Typ analýz | Použitý SW / HW |
|---|---|---|
| Optimalizace parametrů libovolné komponenty, např. elektromotoru, převodovky nebo bateriového packu. | 1D | Simcenter Amesim |
| Otestování pohonu pro dané zatěžovací cykly nebo rozběhy | 1D | Simcenter Amesim |
| Stanovení vlivu bateriového zdroje na pohon | 1D | Simcenter Amesim |
| Dimenzování chladícího okruhu pohonu | 1D 3D CFD |
Simcenter Amesim Simcenter STAR-CCM+ |
| Stanovení výsledné energetické bilance systému a jeho ztrát | 1D | Simcenter Amesim |
Elektromagnetický návrh a optimalizace elektromotoru
TechSim nabízí návrh a optimalizaci všech typů elektromotorů. Návrh provádíme pomocí simulace, metodou konečných prvků (FEM). Cílem těchto simulací je vytvořit návrh, který se co nejlépe hodí pro zadanou aplikaci. Konkrétním cílem analýzy může být například:
-
Snížení ztrát, zvýšení účinnosti
-
Snížení hlučnosti a zvlnění momentu
-
Zvýšení maximálního momnetu a výkonu
-
Snížení ceny
Dále lze pomocí simulací ověřovat parametry již navržených elektromotorů a odhalovat chyby v návrhu. K elektromagnetickému
návrhu elektromotoru a jeho optimalizaci využíváme následující programy:
| Nabízená řešení | Typ analýz | Použitý SW / HW |
|---|---|---|
| Elektromagnetický návrh a optimalizace všech typů motorů a generátorů | 2D FEM | Simcenter MotorSolve |
| Analýza výkonostních parametrů elektromotoru a jeho ztrát | 2D FEM 2D FEM |
Simcenter MotorSolve Simcenter FloTherm |
| Zrychlený výpočet chlazení motoru | 2D FEM | Simcenter MotorSolve |
| Detailní elektromagnetický výpočet elektromotoru ve 3D | 3D FEM | Simcenter Magnet |
| Detailní výpočet ztrát v motoru a jeho chlazení | 3D FEM 3D FEM 3D CFD |
Simcenter MotorSolve Simcenter Magnet Simcenter STAR CCM+ |
Konstrukce elektromotoru
Ve spolupráci s našimi partnerskými firmami jsme schopni zprostředkovat konstrukci námi navrženého elektromotoru, dodat příslušnou výkresovou dokumentaci na základě technologických postupů výrobce nebo zajistit vlastní prototypovou výrobu.
![[Navrzenyelektromotorjsmeschopnizhmotnitvrealite.png]](https://www.techsim.cz/content/images/Navrzenyelektromotorjsmeschopnizhmotnitvrealite.png)
Návrh a optimalizace chlazení
Správné chlazení se stává samostatnou kapitolou při návrhu elektromotorů a to zejména se snahou o co nejlepší poměr
výkon/hmotnost. Přitom simulace chlazení elektromotorů je problematika, kde je třeba uvažovat řadu aspektů. Nejdříve
je třeba správně stanovit ztráty elektromotoru, tedy zdroje tepla. Ty získáme jako výsledek elektromagnetické analýzy
elektromotoru. Vytvořené teplo se dále šíří vedením v pevných látkách, to lze počítat metodou konečných prvků
(FEA) a dále je teplo odvedeno volnou konvekcí, radiací nebo prostřednictvím chladícího média v chladících kanálech
pryč z elektromotoru. Proudění počítáme pomocí metody na výpočet dynamiky proudění tekutin (CFD). Jednotlivé analýzy
(výpočet ztrát, vedení tepla, proudění) se navíc navzájem ovlivňují a je tedy nutné, aby byly výpočty řešeny
provázaně.
Provádíme kompletní výpočet chlazení elektromotoru včetně metody CFD. Rovněž provádíme zjednodušený výpočet
chlazení FEA metodou, kde je proudění nahrazeno analyticko-empirickými vztahy.
![[Vypocetteplotnichpolielektromotoruaodvodutepladookoli2.png]](https://www.techsim.cz/content/images/Vypocetteplotnichpolielektromotoruaodvodutepladookoli2.png)
![[Vypocetteplotnichpolielektromotoruaodvodutepladookoli1.png]](https://www.techsim.cz/content/images/Vypocetteplotnichpolielektromotoruaodvodutepladookoli1.png)