Sagen Sie uns, was Ihr Motor leisten muss. Unsere automatisierte Designsuche erkundet Geometrien, die eine Parameterstudie nie erreicht. Sie erhalten fertigbare Kandidaten, die Ihre Ziele mit weniger Material erfüllen und alle Grenzen einhalten, die in Ihrem Projekt schon feststehen.
Designfreiheit
Die Parameteroptimierung sucht in einer vorab festgelegten Geometrie. Die Topologieoptimierung kann diese Formfamilie verlassen: Die Form folgt der Physik, nicht der Vorlage. Die gestrichelte Kontur unten zeigt das Ziel, das beide Suchen erreichen sollen.
Breite, Höhe und ein paar Lochpositionen sind die Stellschrauben. Der Optimierer dreht daran, bis er an die Grenzen stößt, die Sie gesetzt haben. Das geht schnell, kostet wenig und ist leicht nachzuvollziehen.
Aber das Rechteck bleibt ein Rechteck. Wie Sie diese Stellschrauben auch drehen, das gestrichelte Ziel erreichen Sie nie. Jede weitere Iteration bringt also nur ein etwas besseres Rechteck. War die Ausgangszeichnung schon nahezu ideal, ist das kein Problem. Das vorab zu entscheiden, ist das eigentlich Schwierige.
Der Ausgangspunkt ist derselbe, aber hier ist die Kontur selbst die Variable. Jeder ihrer Punkte darf wandern, im Inneren dürfen Öffnungen entstehen, und die Physik entscheidet, wo sich Masse lohnt. Die Form erreicht das Ziel, statt kurz davor stehen zu bleiben.
Dort liegen die Gewinne: dieselbe Leistung mit weniger Material oder mehr Leistung im vorhandenen Bauraum. Der Preis ist eine viel größere Suche und deutlich mehr Simulationsaufwand. Genau diesen Teil automatisieren wir.
Problem und Lösung
Jeder Parameter muss erst gezeichnet sein, bevor er sich variieren lässt. Also ändern Teams Maße, setzen ein Loch und verschieben es, Versuch um Versuch in derselben geometrischen Familie, bis der Zeitplan die Suche beendet. An den Ingenieuren liegt das nicht. Die Zeichnung vom Projektstart nimmt das Ergebnis stillschweigend vorweg.
Konventionelle Iteration
Für jede Runde schlägt ein Ingenieur eine Änderung vor, eine Simulation prüft sie, und ein Meeting entscheidet über den nächsten Versuch. Zwischen zwei Versuchen vergehen Tage. In einer Konzeptphase ist deshalb höchstens ein Dutzend davon drin.
Und weil jeder Versuch auf der letzten Zeichnung aufbaut, bleiben alle Varianten von Versuch eins. Kommt die Deadline, wird die bis dahin beste Variante zum Design. Wie viel Potenzial dabei liegen geblieben ist, erfährt niemand.
Vorne gehen die Anforderungen hinein, hinten kommt eine Rangliste von Kandidaten heraus. Die Schleife schlägt eine Geometrie vor, baut daraus ein gültiges Modell, rechnet die Physik durch und bewertet das Ergebnis. Das läuft tausendfach, ohne auf das nächste Review-Meeting zu warten.
Weil die Geometrie frei ist, enthält der Suchraum tatsächlich das Design, das Sie anstreben. Dieselben Wochen, die früher für ein Dutzend manueller Versuche reichten, reichen jetzt für eine vollständige Suche. Ihr Team prüft eine Shortlist, statt sich mit einem Kompromiss abzufinden.
Automatisierte Designsuche
FEM-Designräume
Wie viel darf der Optimierer verändern? Das ist eine Projektentscheidung, und sie bestimmt die Kosten mehr als alles andere. Die drei Rotorvarianten unten nutzen dasselbe Modell. Sie unterscheiden sich nur darin, was die Suche anfassen darf: von Lufttaschen um einen festgelegten Magneten bis zu jedem Material an jedem Punkt.
Magnet festgelegt
Ihr Magnet, sein Lieferant und sein Werkzeug bleiben unangetastet. Der Optimierer verändert nur das Blech rund um den Magneten und öffnet Lufttaschen, die den Fluss in nutzbare Arbeit lenken statt in die Streuung. Günstiger kommen Sie nicht zu mehr Wirkungsgrad, wenn die Linie schon läuft.
Schnellste Suche
Magnet verstellbar
Der Magnet bleibt ein Rechteck, darf aber wandern, breiter oder flacher werden. Blech und Luft folgen ihm. So wird eine Abwägung möglich, die niemand von Hand beurteilen kann: Mit wie wenig Magnetvolumen erreichen Sie noch das Drehmoment, das Sie brauchen?
Breitere Suche
Alles offen
Nichts ist vorgegeben. Magnet, Blech und Luft verteilen sich so, wie es dem Ziel am besten dient. Der Magnet nimmt die Form an, die physikalisch am meisten bringt, meist eine, für die kein Katalog einen Namen hat. Das ist die breiteste Suche und die mit dem größten Spielraum nach oben.
Breiteste Suche · meiste Rechenzeit
So funktioniert es
Ziele und Grenzen legen wir gemeinsam mit Ihnen fest. Die Suche verändert nur die Bereiche, die Sie freigeben, prüft jedes Design an Ihren Anforderungen und liefert eine Shortlist für das Engineering-Review.
Aus Ihren Leistungszielen, Betriebspunkten oder dem vollständigen Lastzyklus, dem Bauraum, den Materialien und den harten Grenzen machen wir eine einzige Designaufgabe. Wir optimieren über den Zyklus, den der Motor tatsächlich fährt, und nicht auf einen einzelnen Nennpunkt. Deshalb bewährt sich das Ergebnis auch im Betrieb.
Sie entscheiden, was unangetastet bleibt: Wellenschnittstelle, Statorbohrung, ein bestehender Magnetlieferant, ein bereits bezahltes Werkzeug. Alles andere wird Teil der Suche. Nichts, worauf Sie sich schon festgelegt haben, steht dabei auf dem Spiel.
Die Schleife schlägt eine Geometrie vor, bereinigt sie zu einem gültigen Modell und prüft sie in elektromagnetischen und mechanischen Simulationen auf jede Bedingung: Drehmoment in jedem Betriebspunkt, Spannungs- und Stromgrenzen, Festigkeit bei Überdrehzahl, Entmagnetisierung, Fertigbarkeit. Kandidaten, die auch nur eine davon verletzen, bekommen Sie nie zu sehen.
Sie erhalten eine Rangliste mit offengelegten Zielkonflikten statt einer einzelnen Antwort aus der Blackbox. Jeder Kandidat lässt sich auf die Anforderung zurückführen, die er erfüllt. So kann er direkt ins Engineering-Review und weiter in den nächsten Validierungsschritt.
Was Sie bekommen
Jedes Projekt hat eigene Prioritäten. Die Suche kann den Materialeinsatz senken, die Leistung steigern und zeitaufwendige Konstruktionsarbeit automatisieren. Die Anforderungen, die Sie festlegen, bleiben dabei erfüllt.
Geringere Materialkosten
Die Suche findet heraus, wo Material gebraucht wird und wo es weg kann. So können die Materialkosten sinken, während Ihr Produkt die nötige Leistung behält.
Wirkungsgrad und Leistung
Die Suche kann Wirkungsgrad, Drehmoment oder Leistungsdichte verbessern. Sie bewertet diese Ziele gemeinsam und zeigt Ihnen die besten Optionen für Ihre Prioritäten.
Schnellere Entwicklung
Der Prozess erzeugt, simuliert und vergleicht Designs automatisch. Ihre Ingenieure sehen sich mit weniger Handarbeit mehr Optionen an und konzentrieren sich auf die stärksten Kandidaten.
Forschungsergebnisse
In seiner Promotion an der TU Berlin hat Dr. Alexander Schugardt zwei optimierte Rotorvarianten entwickelt, gefertigt und am Prüfstand getestet.
10 %
weniger Magnetmaterial
Das ausgewählte Design kam mit weniger Magnetvolumen aus und erreichte über den Fahrzyklus trotzdem den simulierten Wirkungsgrad der Referenzmaschine.
2,4 %
geringere Rotormasse
Die Änderungen an Magneten und Lufttaschen haben auch die gesamte Rotormasse verringert.
Gebaut
und gemessen
Zwei optimierte Varianten wurden gefertigt und anschließend am Prüfstand auf Polradspannung, Drehmoment und Wirkungsgrad vermessen.
Designaufgabe besprechen
Wir sehen uns an, wie viel Designfreiheit vorhanden ist, unter welchen Betriebsbedingungen der Motor läuft und welche Prüfungen eine sinnvolle Optimierung bestehen müsste.
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