Presentazione fatta da Alessandro Tassi di Spin Applicazioni Magnetiche a CAE Meeting, Reggio Emilia - Italia. Argomenti trattati: Vibroacustica, Misure Magnetiche, Software, Ottimizzazione, Elettromeccanica, Automotive, Prototyping

1. Alessandro Tassi
MODELLAZIONE AL CALCOLATORE DI MACCHINE
ELETTRICHE

2. La progettazione al calcolatore di dispositivi elettromagnetici
❑ Magnetic
measurements
❑ Prototyping
❑ Software
❑ Optimizing tools
❑ Consultancies

3. La progettazione al calcolatore di dispositivi elettromagnetici
• Esigenze della progettazione di macchine elettriche
• Problematiche di simulazione in elettromeccanica
• Un caso di studio: motore ad alta velocità per trazione elettrica
• Nuove tendenze nel calcolo dei dispositivi elettromagnetici
• Evoluzione della simulazione nell’elettromeccanica

4. • Evitare i prototipi allo scopo di:
• Risparmiare tempo
• Risparmiare sui costi di materiali e prove
• Poter provare situazioni non facilmente riproducibili
• Poter ottimizzare
• La simulazione deve essere rapida
• Poter mostrare una procedura di progettazione
E s i g e n z e
P r o b l e m a t i c h e
d i s i m u l a z i o n e
U n c a s o d i
s t u d i o
Te n d e n z e d i
c a l c o l o
E v o l u z i o n e
Esigenze principali

5. Esigenze principali
vs.
E s i g e n z e
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s t u d i o
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E v o l u z i o n e
Trial&error vs.
Simulazione

6. • Aria e mezzi amagnetici: vanno «meshati» !
• Movimento (attuatori lineari e rotanti)
• Risposta dei materiali magnetici: risposta non lineare
• Controllo e alimentazione
• Aspetti termici: sono fondamentali
• Comportamenti transitori spesso importanti
Problematiche di simulazione in elettromagnetismo
E s i g e n z e
P r o b l e m a t i c h e
d i
s i m u l a z i o n e
U n c a s o d i
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E v o l u z i o n e

7. Problematiche di simulazione in elettromagnetismo
E s i g e n z e
P r o b l e m a t i c h e
d i
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U n c a s o d i
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E v o l u z i o n e
Mesh

8. ❑ Simulazione termica-CFD:
trasformatore di potenza
ph1
ph2
ph3
ph4
ph5
ph6
shaft
PSM_6PHASE
Multimeter
MM31
Multimeter
MM32
a
b
c
+
-
3-Phase / 2-Lev el
Inv erter
Block Control
3-Phase / 2-Lev el
Inv erter
Block Control
a
b
c
+
-
3-Phase / 2-Lev el
Inv erter
Block Control
3-Phase / 2-Lev el
Inv erter
Block Control
E
+
Battery
shaft torque_res
LOAD
CHR
LOAD_CURVE
Source
Src_Speed
TRQ
TRQSRC
C H R xy
LOAD_TABLE
R:=0.003
S1
S2
❑ Controlli:
motore–generatore esafase
Problematiche di simulazione in elettromagnetismo
E s i g e n z e
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U n c a s o d i
s t u d i o
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E v o l u z i o n e
Elettronica, termica

9. ❑ Rotante: motore
con rotore levitante
❑ Lineare:
elettromagnete
Problematiche di simulazione in elettromagnetismo
E s i g e n z e
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d i
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E v o l u z i o n e
Movimento
Immagine coperta da
contratto di riservatezza

10. Sviluppo di un motore ad alta velocità per trazione elettrica
«Nuove» esigenze motori elettrici per trazione elettrica:
• Alta velocità di rotazione:
• Effetti di prossimità negli avvolgimenti
• Maggiori perdite nei materiali ferromagnetici
• Sollecitazione meccanica → nuovi componenti
• Analisi termica:
• Diverse condizioni di lavoro da analizzare → analisi
a parametri concentrati e poi di dettaglio (CFD)
• Analisi vibroacustica
E s i g e n z e
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d i s i m u l a z i o n e
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s t u d i o
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E v o l u z i o n e

11. Sviluppo di un motore ad alta velocità per trazione elettrica
• Specifiche:
• Prestazioni elettromeccaniche
• Ingombri
• Mappe di efficienza
• Costo di produzione
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E v o l u z i o n e

12. Sviluppo di un motore ad alta velocità per trazione elettrica
• Analisi di dettaglio:
• Elettromagnetica
• Termica
• Fluidodinamica
• CFD Demagnetization Effects
Magnet losses
Proximity losses
Iron losses: Loss Surface Model
Analisi CFD
Analisi fem elettromagnetica
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13. Sviluppo di un motore ad alta velocità per trazione elettrica
• Ottimizzazione:
• Elettromagnetica-meccanica
• Elettromagnetica-termica
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14. Sviluppo di un motore ad alta velocità per trazione elettrica
• Analisi di dettaglio:
• Vibroacustica
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15. Sviluppo di un motore ad alta velocità per trazione elettrica
• Progetto esecutivo e prototipo:
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16. • Link con altre tipologie di analisi:
• Vibroacustica - rumorosità
• Meccanica: sforzi su conduttori
• Termica-fluidodinamica
• Controllo e alimentazione
• Analisi veloce:
• Per le scelte preliminari
• Indispensabile per gli aspetti elettromagnetici-termici
Tendenze di calcolo: la simulazione in elettromeccanica
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17. Tendenze di calcolo: la simulazione in elettromeccanica
Analisi veloce Motor-CAD Emag
Motor-LAB
Motor-CAD Therm
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18. Evoluzione della simulazione nel mondo dell’elettromeccanica
• Mutamenti:
• Progressivo ingresso della simulazione al calcolatore
• Analisi combinate elettromagnetiche-termiche-meccaniche
• Nuove richieste di analisi: vibroacustica, termica-CFD
• Ottimizzazione
• Automotive
• Approccio diverso rispetto al tradizionale elettromeccanico
• Nuove tipologie di macchine elettriche
• Personale e formazione: lauree triennali, fisici, dottorati, tesi in
azienda.
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19. Le persone di Spin Applicazioni Magnetiche

20. Veniteci a trovare !

21. Grazie per l’attenzione