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  Wirbelstromberechnung im Elektromotor mit Maxwell

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Autor Thema:  Wirbelstromberechnung im Elektromotor mit Maxwell (2674 mal gelesen)
Patrick1990
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Beiträge: 43
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erstellt am: 11. Feb. 2016 12:53    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo,

ich habe mal wieder eine Frage.
Ich möchte Wirbelstromverluste in einem Spalttopf und im Blechpaket berechnen.
Es gibt dazu ja die Möglichkeit über die Gesamtverluste (set core loss) und über direkt über die Wirbelstromverluste (set eddy effects) zu gehen.
Wenn ich "set eddy effects" wähle, muss ich in den Materialeigenschaften eine elektrische Leitfähigkeit angeben, soweit ich das richtig verstanden habe. Bei dem "set core losses" muss ich Verlustkurven bei unterschiedlichen Frequenzen anlegen, daraus erden dann die Verlustkoeffizienten berechnet.

Muss ich bei den Eingaben und Berechnungen etwas beachten? Wenn ich die Leitfähigkeit meines Elektrobleches angebe und die Simulation laufen lasse sinkt das Drehmoment stark ab und die Flussdichte sieht auch seltsam aus. Die Leitfähigkeit habe ich vom Blechhersteller bekommen, muss ich bei der Eingabe etwas beachten?
Weiterhin kann man ja eine "Lamination" angeben, ist das hier sinnvoll? Habe keine Änderungen bemerkt.

Diese Rechnung soll zunächst in 2D und anschließend in 3D berechnet werden.

Hat sich jemand schon einmal mit solchen Berechnungen auseinandergesetzt?

Gruß
Patrick

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dbp
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Beiträge: 11
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erstellt am: 16. Feb. 2016 12:04    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Patrick1990 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Patrick.

Verluste in Elektroblech haben unterschiedliche Ursachen:
1. Wirbelströme (deswegen wird das Material ja i.d.R. geblecht)
2. Hystereseverluste
3. Sog. "excess losses", die u.a. auf Verschiebung der weiß'schen Bezirke im Material zurück zu führen sind

Die Core Loss Berechnung in ANSYS Maxwell basiert auf der Steinmetztheorie, die die oben genannte Verlustanteile separiert. m die Verluste zu berechnen werden Steinmetzkoeffizienten gebraucht. In der Regel sind sie jedoch unbekannt, deshalb bietet Maxwell eine Möglichkeit dies Koeffizienten aus Messdaten von Hersteller zu ermitteln. Gebraucht werden sog. pxB-Kurven (Verlustleistungsdicht versus Flussdichte).
Mit Hilfe der Steinmetzformel, die gewisse Annahmen enthält, wird aus Bund dB/dt auf die Verlustleistungsdichte geschlossen. Diese Verlustleistungsdichte repräsentiert alle drei Verlustkomponenten.

Darüber hinaus hast du natürlich die Möglichkeit die Wirbelströme im eisen zu berechnen und direkt die Wirbelstromverluste. Aus J und Sigma macht man J^2/Sigma und du erhältst die ohm'sche Verlustleistungsdichte. Zu beachten ist:
-Damit berechnest du nur Komponente nr. 1 der Verluste.
-Du müsstest in diesem Fall die Blechung geometrisch als solche Modellieren, um die Wirbelstrompfade korrekt zu simulieren
-Du brauchst sehr viel Netz, um die Wirbelstromeindringtiefe aufzulösen. Zur Erinnerung Delta= wurzel(2/(Omega*Sigma*Mu)) Mu kann bei Eisen schon leicht 1e3*Mu0 sein.

Das "lamination model" in der Materialdefinition hat keinen direkten Einfluss auf die Verlustberechnung. Hier wird nur die eingegebene BH-Kurve, mit Hilfe des Stapelfaktors, skaliert, um die Lackzwischenschichten des Bleches zu berücksichtigen. Natürlich beeinflusst es das berechnete B-Feld und somit das p-Feld indirekt.

Gruß,
 

------------------
Simulation ist mehr als Software

Daniel Bachinski Pinhal
CADFEM GmbH
Marktplatz 2
85567 Grafing
www.cadfem.de

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Patrick1990
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erstellt am: 16. Feb. 2016 12:58    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Vielen Dank für diese Antwort.

kann man im 2D-Modell die Wirbelströme dann überhaupt berechnen?
Zur Zeit habe ich das Problem, dass das Drehmoment des Motors von ca. 2 Nm auf fast 0 Nm absackt.
Ein Professor erzählte einmal, dass man die Leitfähigkeit in 2D mit der Motorlänge zum Quadrat multiplizieren soll, um aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen. Ich frage mich nur, woher das kommt.

Im Elektroblech arbeite ich Zur zeit mit der Core Loss Berechnung (Steinmetztheorie). Vom Blechhersteller habe ich die Verlustkurven für verschiedene Frequenzen vorliegen. Das funktioniert auch super.

Wenn ich im 3D Modell jedoch das Netz weiter verfeinere, dauert meine Rechnung Wochen.

Leider weiß ich nicht, wo ich sonst noch fragen könnte.
Meine Uni bezieht Maxwell über CADFEM, vielleicht dann der Support?


Eine weitere Frage stellt sich mmir noch.
Kann ich die Ergebnisse (Field Overlays) als pdf exportieren oder in einem Format, in dem die Qualität stimmt? Beim Export als *.jpg-Datei leider die Qualität der Abbildung sehr.

Gruß,
Patrick

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Rainer Schulze
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.
Dipl.-Ing. im Ruhestand


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>>Meine Uni bezieht Maxwell über CADFEM, vielleicht dann der Support?

Na ja - der Fachmann von Cadfem hat sich ja wohl eben schon zu Wort gemeldet. Hat die Uni denn einen offiziellen Supportvertrag bei Cadfem?

------------------
Rainer Schulze

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Patrick1990
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erstellt am: 16. Feb. 2016 13:22    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Werde mich mal danach erkundigen.

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Patrick1990
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erstellt am: 18. Feb. 2016 08:38    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Nachdem ich dem CADFEM Support die Kundennummer der Uni und meinen Betreuer angegeben habe, bekam ich die Auskunft, dass ich mich an den Betreuer, dieses Forum oder eine Onlinesprechstunde für Studenten wenden soll.

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dbp
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erstellt am: 02. Mrz. 2016 15:31    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Patrick1990 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Patrick 1990.

Wenn Du Core-Losses mit Steinmetz berechnest dann musst Du den Eisenkern nicht beit set eddy effects anhaken. Ist das gegeben?

Wirbelströme kann man in 2D nur "relativ" betrachten nicht quantitativ. In 2D ist die Annahme, dass das B Feld planar ist und das J Feld aus der Ebene raus. D.h. die Schleifen können sich nicht an den Beiden Stirnflächen schließen.

Hast Du alle anderen Einstellungen kontrolliert? Hast Du eine Erwartungshaltung was für eine Größenordnung das Drehmoment haben soll?

Dass sich ein Überschwinger am Anfang zeigt und der Wert danach auf ein anderen, kleineren Wert einschwingt ist durchaus normal.

Empehlung: Das Modell mit deinem Betreuer durchgehen. Alles OK aus seiner Sicht?
Wenn es dann noch Unklarheiten gibt, dann soll dein Betreuer zusammen mit Dir beim CADFEM support anrufen. Das ist wichtig, weil der Hochschulbetreuer in der Hochschule als erster Infoquelle fungieren soll. Wenn ein Student Support braucht, dann muss der Betreuer mit dabei sein. Somit wird gewährleistet dass:

-Der Betreuer auf dem laufenden gehalten wird (auch über die Auskunft des Supports)
-Die Studenten und Betreuer gleiche Zielsetzungen bei der Simulation haben
-Dass die Erwartungshaltung des Betreuers was mit welchem Aufwand zu simulieren ist auch mit dem Support abgeglichen werden kann

------------------
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Daniel Bachinski Pinhal
CADFEM GmbH
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Patrick1990
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erstellt am: 02. Mrz. 2016 15:36    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo,

ja, das ist gegeben.

Ich bin auch schon wieder etwas weiter vorangeschritten.
Da ich die Arbeit in einem Unternehmen schreibe und mein Betreuer an der Uni ist, ist es etwas schwierig.
Ich werde ihn dennoch verständigen.

Vielen Dank für die Antwort.

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