Modellierung und Simulation elektromagnetischer Aktoren

Im Prozeß der Entwicklung elektromagnetischer Antriebe ist der Einsatz von Simuationswerkzeugen zur Auslegung und Dimensionierung der einzelnen Baugruppen weit verbreitet. Das dynamische Verhalten eines Aktors, also das Zusammenspiel der Baugruppen, kann jedoch vielfach erst an Funktionsmustern erprobt werden. Der vorliegende Band beschäftigt sich mit der Entwicklung von Modellierungsansätzen zur Simulation des dynamischen Verhaltens elektromagnetischer Antriebe. Elektromagnetische Antriebe können als Systeme verkoppelter physikalischer Domänen betrachtet werden. Unter der Voraussetzung konstanter thermischer Bedingungen umfassen die
Systeme das elektrische, das magnetische und das mechanische Teilsystem sowie deren Wechselwirkungen. In dieser Arbeit werden
Gesamtsystemmodelle entwickelt und Berechnungsmethoden angegeben, die eine robuste Modellierung, geringe Berechnungszeiten und die Parametrisierbarkeit der Modelle erlauben. Das Vorgehen stützt sich dabei auf die Ableitung von Modellen mit konzentrierten Parametern (Netzwerkmodelle, Differentialgleichungssysteme erster Ordnung) aus Finite-Elemente-Berechnungen der elektromagnetischen Felder. Diese Modelle erlauben dann eine einfache Bestimmung des dynamischen Verhaltens solcher Systeme. Am Beispiel von Antrieben im Gleich- und im Wechselstrombetrieb werden die Lösungsstrategie erläutert, das Vorgehen demonstriert und die Anwendbarkeit der Ansätze experimentell bestätigt.