Schwingungsanalyse & Identifikation 2016

Elektrische Fahrzeugantriebe auf Basis von FEM-Simulationen

Bei der Entwicklung von elektrischen Maschinen spielt das Thema akustisches Verhalten eine immer wichtigere Rolle. Neben der Erhöhung von Leistungsdichten und Performance gilt es, die strukturdynamischen Anregungskräfte zu reduzieren. Mit Hilfe der FinitenElementen-Methode (FEM) und des Einsatzes computergestützter numerischer Simulationen können unterschiedliche Maschinenmodelle und potentielle Verbesserungen frühzeitig und
zeitnah berechnet sowie bewertet werden. Das hier vorgestellte Verfahren zielt darauf ab, die strukturdynamischen Eigenschaften einer permanenterregten Synchronmaschine (PSM) durch Reduzierung der magnetischen Anregungskräfte zu verbessern, ohne dabei die Maschinenleistung und Performance zu beeinträchtigen. Geeignete Optimierungsparameter werden zu Beginn mittels einer modellbasierten Sensitivitätsanalyse identifiziert und dem iterativen Optimierungsprozess übergeben. Die Modellierung der zu untersuchenden PSM erfolgt aufgrund von Rechenzeitersparnis und Flexibilität in zwei Teilmodellen, einem elektromagnetischen und einem strukturdynamischen Modell. Die mehrkriterielle Maschinenoptimierung findet anhand des elektromagnetischen Teilmodells statt und beruht auf einem genetischen Algorithmus, der mit einem lösungsraumbeschreibenden Metamodell gekoppelt ist. Die abschließende Bewertung der Verbesserungen erfolgt am strukturdynamischen Teilmodell für zielführende Parametersätze aus der Pareto-Front.

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