Ein praxisnaher Einstieg in die elektromagnetische Feldsimulation
Die elektromagnetische Feldtheorie gehört zu den notwendigen fachlichen Grundlagen ingenieurwissenschaftlicher Studiengänge wie Informations- und Kommunikationstechnik, Elektrotechnik und Biomedizintechnik. Dieses Buch behandelt gleichberechtigt die Theorie elektromagnetischer Felder und die praxisnahe Anwendung von modernen 3D-EM-Simulationswerkzeugen. Der Einstieg in die elektromagnetische Simulation wird durch die Erarbeitung eines strukturierten Simulationsworkflows unterstützt. Die Modellbildung orientiert sich dabei an den drei wichtigsten numerischen Methoden: Finite Differenzen im Zeitbereich, Finite-Elemente und Momentenmethode.
Das vorliegende Buch basiert in großen Teilen auf dem Titel „Angewandte Feldtheorie. Eine praxisnahe Einführung in die Theorie elektromagnetische Felder“. Mit dem vorliegenden neuen Werk ist eine inhaltliche Neuausrichtung und Erweiterung verbunden. Die 3D-EM-Simulation als Werkzeug zum praktischen Entwurf neuer technischer Komponenten und Systeme wird dabei stärker in den Fokus gerückt und an Beispielen aus den Bereichen biomedizinische Technik, elektromagnetische Verträglichkeit und Antennentechnik für mobile Systeme dargestellt.
Aus dem Inhalt:
- Physikalische Grundlagen der elektromagnetischen Feldtheorie
- Numerische Feldberechnung
- Modellbildung und Simulation
- Statische magnetische Felder
- Statische elektrische Felder
- Magnetische Induktion
- Skineffekt und Wellenausbreitung
- Anwendungen
Aktualisiert: 2023-05-09
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In technischen Systemen treten Effekte unterschiedlichster physikalischer Domänen auf und wechselwirken miteinander. Problemstellungen im Bereich technischer Systeme werden daher als multiphysikalische und gekoppelte Probleme bezeichnet, deren Komplexität und Lösungsaufwand mit der Systemkomplexität steigen.
Zur Lösung multiphysikalischer und gekoppelter Fragestellungen werden die einzelnen Domänen und deren Effekte mittels mathematischer und physikalischer Modelle beschrieben und die Wechselwirkungen durch numerische Kopplungen der Teilmodelle abgebildet. Ziel ist es dabei, alle für die Anwendung relevanten physikalischen Effekte der unterschiedlichen Domänen und deren Interaktion möglichst genau abzubilden. Ein ganzheitliches, allumfassendes und über alle Domänen gleich detailliertes Verfahren ist zur Lösung einer solchen multiphysikalischen und gekoppelten Fragestellung weder notwendig noch sinnvoll. In einem derartigen Vorgehen werden physikalische Effekte, welche keinen oder nur einen vernachlässigbaren Einfluss auf die zu lösende Fragestellung haben, zu detailliert modelliert, was in ineffizienten Modellierungs- und Rechenaufwänden resultiert. Es ist daher ein hinsichtlich des Wertebereichs und Detaillierungsgrads modulares sowie variables Simulationsverfahren zu wählen, dessen Güte und Effizienz von den einzelnen Teilmodellen abhängt.
Im Fokus der vorliegenden Dissertation steht daher die Entwicklung eines zielorientierten methodischen Verfahrens zur Auswahl ebendieser Teilmodelle innerhalb eines modularen und funktionsorientierten numerischen Simulationsverfahrens.
Aktualisiert: 2023-04-18
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Ein praxisnaher Einstieg in die elektromagnetische Feldsimulation
Die elektromagnetische Feldtheorie gehört zu den notwendigen fachlichen Grundlagen ingenieurwissenschaftlicher Studiengänge wie Informations- und Kommunikationstechnik, Elektrotechnik und Biomedizintechnik. Dieses Buch behandelt gleichberechtigt die Theorie elektromagnetischer Felder und die praxisnahe Anwendung von modernen 3D-EM-Simulationswerkzeugen. Der Einstieg in die elektromagnetische Simulation wird durch die Erarbeitung eines strukturierten Simulationsworkflows unterstützt. Die Modellbildung orientiert sich dabei an den drei wichtigsten numerischen Methoden: Finite Differenzen im Zeitbereich, Finite-Elemente und Momentenmethode.
Das vorliegende Buch basiert in großen Teilen auf dem Titel „Angewandte Feldtheorie. Eine praxisnahe Einführung in die Theorie elektromagnetische Felder“. Mit dem vorliegenden neuen Werk ist eine inhaltliche Neuausrichtung und Erweiterung verbunden. Die 3D-EM-Simulation als Werkzeug zum praktischen Entwurf neuer technischer Komponenten und Systeme wird dabei stärker in den Fokus gerückt und an Beispielen aus den Bereichen biomedizinische Technik, elektromagnetische Verträglichkeit und Antennentechnik für mobile Systeme dargestellt.
Aus dem Inhalt:- Physikalische Grundlagen der elektromagnetischen Feldtheorie- Numerische Feldberechnung- Modellbildung und Simulation- Statische magnetische Felder- Statische elektrische Felder- Magnetische Induktion- Skineffekt und Wellenausbreitung- Anwendungen
Aktualisiert: 2023-01-18
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Ein praxisnaher Einstieg in die elektromagnetische Feldsimulation
Die elektromagnetische Feldtheorie gehört zu den notwendigen fachlichen Grundlagen ingenieurwissenschaftlicher Studiengänge wie Informations- und Kommunikationstechnik, Elektrotechnik und Biomedizintechnik. Dieses Buch behandelt gleichberechtigt die Theorie elektromagnetischer Felder und die praxisnahe Anwendung von modernen 3D-EM-Simulationswerkzeugen. Der Einstieg in die elektromagnetische Simulation wird durch die Erarbeitung eines strukturierten Simulationsworkflows unterstützt. Die Modellbildung orientiert sich dabei an den drei wichtigsten numerischen Methoden: Finite Differenzen im Zeitbereich, Finite-Elemente und Momentenmethode.
Das vorliegende Buch basiert in großen Teilen auf dem Titel „Angewandte Feldtheorie. Eine praxisnahe Einführung in die Theorie elektromagnetische Felder“. Mit dem vorliegenden neuen Werk ist eine inhaltliche Neuausrichtung und Erweiterung verbunden. Die 3D-EM-Simulation als Werkzeug zum praktischen Entwurf neuer technischer Komponenten und Systeme wird dabei stärker in den Fokus gerückt und an Beispielen aus den Bereichen biomedizinische Technik, elektromagnetische Verträglichkeit und Antennentechnik für mobile Systeme dargestellt.
Aus dem Inhalt:
- Physikalische Grundlagen der elektromagnetischen Feldtheorie
- Numerische Feldberechnung
- Modellbildung und Simulation
- Statische magnetische Felder
- Statische elektrische Felder
- Magnetische Induktion
- Skineffekt und Wellenausbreitung
- Anwendungen
Aktualisiert: 2023-01-24
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Inhaltsbeschreibung folgt
Aktualisiert: 2023-01-25
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Praxisorientierter Einstieg in die Simulation mit Siemens NX und Simcenter 3D
Mit den Siemens-Systemen NX und Simcenter 3D können Entwickler:innen die Leistungsfähigkeit ihrer Produkte mithilfe virtueller Prototypen auf schnelle und kostengünstige Weise testen und optimieren. Dieses Standardwerk in fünfter Auflage vermittelt die notwendigen Grundlagen, um mit NX und Simcenter 3D einfache bis komplexe Simulationen durchzuführen. Es wendet sich an Konstrukteur:innen, Berechnungsingenieur:innen und Student:innen technischer Fachrichtungen.
In je einem Kapitel werden folgende Themen behandelt:
- Motion-Simulation (MKS)
- konstruktionsnahe (Design-)Simulation (FEM, Nastran)
- Simcenter 3D/Advanced Simulation (FEM, CFD sowie EM)
- Management von Berechnungs- und Simulationsdaten (Teamcenter for Simulation)
Nach knappen theoretischen Einführungen schließen an jedes Kapitel praktische Lernaufgaben mit steigendem Schwierigkeitsgrad an. Grundlage fast aller Übungsbeispiele ist das CAD-Modell des legendären Opel Rak2.
Die vorgestellte Methodik ist an die NX-Version 2007 sowie Simcenter 3D 2022.1 angepasst. Auf plus.hanser-fachbuch.de finden Sie kostenloses digitales Zusatzmaterial: Die CAD- und Berechnungsdaten sämtlicher Übungsbeispiele stehen dort zum Nachvollziehen bereit.
Aktualisiert: 2023-05-02
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Mit der zunehmenden Elektrifizierung von Antriebssträngen aktueller Fahrzeuggenerationen entsteht Forschungs- und Entwicklungsbedarf zur weiteren Optimierung der Antriebe. Zu den meist verbauten Antrieben zählen dabei die permanenterregten Synchronmaschinen, deren Optimierung Forschungsschwerpunkt zahlreicher aktueller Arbeiten ist. Die innerhalb der Maschinenentwicklung notwendigen umfassenden Bewertungsprozesse werden aber oft nur nachrangig betrachtet. Schwerpunkt dieser Arbeit ist die elektromagnetische Bewertung von permanenterregten Synchronmaschinen, integriert in den Maschinenentwicklungsprozess. Ziel ist es, bereits im frühen Entwicklungsstadium eine umfassende, recheneffiziente und genaue Maschinenbewertung vornehmen zu können. Schnittstellen zu aufbauenden thermischen
und strukturdynamischen Bewertungsprozessen sind implementiert, sodass sich im Bewertungsprozess eine konsistente Datenbasis ergibt. Ergebnisse bleiben rückverfolgbar.
Aktualisiert: 2023-05-04
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In der Habilitationsschrift werden alternative Motorkonzepte für drehzahlgeregelte PM-Synchronmaschinen vorgestellt, die als zentrale Komponente die Antriebsleistung für ein mechatronisches System zur Verfügung stellen. Eine entscheidende Rolle spielen hierbei neuartige Werkstoffe, die zum Teil im Umfeld der elektrischen Antriebe bislang nahezu unbekannt sind. Ein weiterer Fokus liegt auf dem effizienten Entwurf der Maschinen auf der Grundlage analytischer und numerischer Berechnungen. Da zum simulationsbasierten Entwurf vergleichsweise wenig Literatur existiert, liegt hierauf in dieser Arbeit ein verstärktes Augenmerk. Zunächst werden typische Anwendungsfelder für mechatronische Antriebssysteme mit feldorient betriebenen PM-Synchronmaschinen vorgestellt. Anschließend werden ausführlich die Werkstoffe vorgestellt, die für die Konstruktion der elektromagnetischen Aktivteile von PM-Synchronmaschinen standardmäßig eingesetzt werden. Zudem werden neuartige Werkstoffe präsentiert, welche sich je nach Anwendung vorteilhaft als Alternative zu den bislang probaten Werkstoffen nutzen lassen. Es werden detailliert die technischen Eigenschaften der Werkstoffe aufgezeigt, die anhand zahlreicher Messungen an Prüfkörpern ermittelt wurden. Da bei der Auslegung hocheffizienter Motoren die auftretenden Verluste eine wichtige Rolle spielen, wird auf diese vertieft eingegangen. Anhand konkreter Anwendungsbeispiele aus der Praxis werden jeweils verschiedene Details des Entwurfs in den Fokus der Betrachtung gestellt. Eine Prognose, wie sich der Entwurf mechatronischer Antriebssysteme in naher Zukunft weiterentwickeln könnte, bildet den Abschluss.
Aktualisiert: 2022-01-20
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