Thermisches Design
// Erkennung potenzieller Schwachstellen im Design für optimale thermische Leistung.
Systemanalysen mit CFD-Simulationen
Die steigende Verwendung von effizienten PMSM- oder BLDC-Antriebssystemen in Fahrzeugen sowie wachsende Anforderungen an Größe, Gewicht und Kosten führen zu immer kompakteren und hoch integrierten Systemen. Für die zusammenhängende Einheit aus Motor und Steuerelektronik spielt die Wärmeabfuhr eine wichtige Rolle, da sie einen wesentlichen Beitrag zur Ausfallsicherheit der Komponenten oder des gesamten Systems leisten kann.
In diesem Zusammenhang ist das Wissen über den Wärmeverlust und die Qualität der Wärmeabfuhrpfade von essentieller Bedeutung in der Designphase. Daher können Designanpassungen frühzeitig vorgenommen und durch thermische Simulation erneut überprüft werden.
Eine thermische Simulation bietet den Vorteil, aussagekräftige Informationen über die Wärmeverteilung im System mit vorhandenen Design-Daten (CAD-Modell) und ausreichendem Wissen über Leistungsverluste, Umgebungsbedingungen und Lastbedingungen zu erhalten.
Einige Fakten über das Thermische Design
Ihre Vorteile im Überblick
Modellbasierter Systemansatz
- Bestimmung der Motorparameter mit Hilfe von Magnetkreislaufsimulationen auf Basis von Ansys Maxwell
- Bearbeitung der Motorparameter in einem gemeinsamen Systemnetzwerkmodell mit MATLAB und Simscape
- Simulation des Systemverhaltens für ausgewählte Lastpunkte und thermische Bedingungen
- Extraktion der Verlustleistung zur Weiterverarbeitung in der CFD-Strömungssimulationsumgebung
Modellierung der Elektronik
- ECAD- und MCAD-Tool ermöglichen den Austausch von detaillierten PCB-Modellen
- PCB-Modelle umfassen Innen- und Außenlagen, Lötmaske und Durchkontaktierungen sowie die zugehörigen Bauteile
- Vorsimulierte Leistungsverluste können auf alle relevanten Komponenten angewendet werden
- Mit dem Altium PDN-Analyzer können Verluste in den Leitungspfaden ebenfalls berücksichtigt werden
Transiente Simulation
- Temperaturübergänge können als Funktion der Zeit bis zur Beharrungstemperatur simuliert werden, so dass Zeitkonstanten für weitere Simulationen bestimmt werden
- Verwendung von Lastprofilen, z.B. zur Simulation des Ein-/Ausschalt- oder Teillastverhaltens
- Simulation spezifischer Situationen durch Veränderung der Umgebungsbedingungen in Abhängigkeit von der Zeit
- Simulation von rotatorischen oder translatorischen Bewegungsabläufen, z.B. um Einflüsse von Wärmeverteilungseffekten zu berücksichtigen
