Elektromagnetik wird durch diverse Simulationswerkzeuge unterstützt

ANSYS bietet für die Simulation in der Elektromagnetik diverse Werkzeuge, deren Spektrum durch die Akquisition von Ansoft gezielt ausgebaut wurde. Eine typische Aufgabenstellung bei der Optimierung eines Elektromagneten (Magnetventile, Proportionalmagnete, Steuermagnete, Schaltmagnete, Haftmagnte etc.) ist die Bestimmung der statischen Kraft-Weg-Kurve.

ANSYS Workbench erzeugt FEM-Netz zur Wirbelstrom-Berechnung

Ein Beispiel dafür ist die transiente Berechnung eines Asynchronmotors zur Bestimmung der Wirbelströme in einem geschrägten Käfigläufer. Ausgehend von einem parametrischen 3D-CAD-Modell (Computer Aided Design) des Asynchronmotors, wird das Finite-Elemente-Netz in ANSYS Workbench erzeugt, wobei die exakte Abbildung der Wirbelströme ein qualitativ hochwertiges Netz erfordert. Die nichtlinearen Materialeigenschaften der Eisenbereiche werden mittels BH-Kurven abgebildet. Mit kleiner werdenden Zeitschritten werden sowohl der Käfigstrom aus dem Schlupf als auch die Wirbelströme durch die Nutung berechnet. Die Induktionsverteilung gibt Aufschluss über Bereiche mit hoher und niedriger Sättigung. Durch Änderung von Computer-Aided-Design-Parametern lässt sich die Geometrie so variieren, dass eine optimale Verteilung resultiert. Die Stromdichteverteilung liefert die Basis für die Verluste im Läufer. Die zeitabhängigen Luftspaltfelder gestatten die Berechnung von Radialkräften, Drehmomenten und Ständerinduktionsspannung. Nachfolgend können thermische oder mechanische Berechnungen durchgeführt werden.

Ansoft Maxwell ist vorrangig für niederfrequente Anwendungen geeignet

Der kombinierte Einsatz der elektromagnetischen Feldsimulatoren von ANSYS und Ansoft ist vorrangig für niederfrequente Anwendungen zur Analyse von 2D- oder 3D-Strukturen vorgesehen. Die Ansoft-Software Maxwell wurde besonders auf die elektromagnetische Analyse von Elektromaschinen und Elektromagneten mit Ankerbewegung, Transformatoren, Sensoren u. dgl. m. zugeschnitten. ANSYS bietet erweiterte Simulationsmöglichkeiten bei stark gekoppelten Anwendungen - unter anderem Features wie ROM-Elemente - in der Elektromechanik.

Ansoft Simplorer dient als Software-Werkzeug zur Multi-Domain-Simulation bei der Entwicklung von elektrischen, mechatronischen, leistungselektronischen und elektromechanischen Systemen. Berücksichtigt werden können dabei sämtliche Aspekte eines Gesamtsystems, einschließlich der Leistungselektronik, Sensoren/Aktuatoren, Motoren, Generatoren, Umrichtern, Steuerungen und eingebetteter Software. Durch die umfangreiche und erweiterbare Modellbibliothek (z.B. durch VHDL-AMS Modelle aus Mechanik, Magnetik, Hydraulik, Pneumatik, Thermik) von Ansoft Simplorer lässt sich die Brücke zu den unterschiedlichsten physikalischen Anwendungen schlagen.

Thermisches Management in einem Batterie-Pack

Die Anwendung von Ordnungsreduktiosmethoden (MOR) erlaubt zudem die Nutzung von Verhaltensmodellen aus ANSYS Mechanical und ANSYS CFD und damit die präzise und effiziente Berechnung von komplexen Systemen. Typische Einsatzgebiete sind beispielsweise das thermische Management in einem Batterie-Pack oder auch die Abbildung kompletter Antriebsstränge bei Hybrid- oder Elektrofahrzeugen.