Potansiyel ve yeni kullanıcılardan gelen en yaygın sorulardan biri, Altair Flux ve Altair FluxMotor arasındaki farkın ne olduğudur. Bu yazıda Altair® Flux® ve Altair® FluxMotor®’a bir giriş yapılacak ve ardından iki araç arasındaki farklar farklı açılardan karşılaştırılacaktır.
Tanımlamalar:
Altair Flux, düşük frekanslı elektromanyetik ve termal simülasyonlar için genel sonlu eleman (SE) tabanlı bir yazılımdır. Sonlu elemanlar analizi (SEA), bir mühendislik probleminin modellenmesiyle ilgili diferansiyel denklemlerin sayısal olarak çözülmesi için kullanılan popüler bir yöntemdir. Bu yöntemde, geometri sonlu sayıda elemana (tipik olarak Mesh olarak adlandırılır) ayrılır (alt bölümlere ayrılır), bu elemanların her biri üzerinde bir hesaplama yapılır ve ardından sonuçlar tüm alan için birleştirilir. Flux, hem 2D hem de 3D ortamlarda farklı fiziksel olayları (manyetik, elektrik, termal, termal kuplaj) modellemek için çeşitli bölümlere sahiptir. Bu nedenle Flux sadece elektrik motorlarını/jeneratörleri değil, çok çeşitli diğer uygulamaları modellemek için de kullanılabilir: Aktüatörler, sensörler, transformatörler, indüksiyonlu ısıtma, kablolar, orta ve yüksek gerilim ekipmanları…. vb.
Altair FluxMotor, dönen elektrik motorlarının/jeneratörlerinin tasarımı, analizi ve optimizasyonu için özel bir yazılımdır. Standart veya özelleştirilebilir parametrelendirilmiş parçalara, özel sarım araçlarına, önceden tanımlanmış test setlerine ve otomatik raporlamaya dayalı makineler oluşturmak için sezgisel ve kullanımı kolay bir ortam sunar. FluxMotor, hızlı ve doğru sonuçlar sağlamak için arka planda optimizasyon, analitik modeller ve sonlu elemanlar hesaplamasının (Flux’u çözücü olarak kullanarak) bir karışımını kullanır. Ayrıca, mühendislerin yalnızca bir motorun elektromanyetik performansını tahmin etmelerini değil, aynı zamanda soğutma stratejilerini ve NVH performansını optimize etmelerini sağlamak için çoklu fizik yetenekleri sunar.
Motor Tipleri:
Tanımdan da anlaşılacağı üzere, hem Flux hem de FluxMotor elektrik makinelerini modellemek için kullanılabilir. Flux, 2D veya 3D ortamda her tür elektrik makinesini modellemeye uygun açık bir ortam sunarken, FluxMotor 2022.3’ün mevcut sürümü, belirli üç fazlı radyal akılı elektrik makinesi türleriyle sınırlıdır. Buna şunlar dahildir:
- İç veya dış rotorlu sabit makineli (PMSM) senkron makine.
- İç veya dış rotorlu sincap kafesli indüksiyon makinesi (IM).
- Relüktans senkron makineleri (RSM)
FluxMotor ayrıca rotor (mıknatıslar veya çubuklar) veya stator parçası üzerindeki eğimi de göz önünde bulundurabilir.
Modelleme:
Flux’ta bir elektrik makinesini modellemek için tipik bir iş akışı şunları içerir: Geometri oluşturma veya içe aktarma, meshleme, fizik tanımlama (çözüm parametreleri), çözme ve çözüm sonuçlarını değerlendirme. Flux, bazı adımları oluşturmaya yardımcı olabilecek motor şablonları (kullanıcı yerleşimi) ve makrolar içermesine rağmen, fiziği ayarlamak ve modeli düzgün bir şekilde çalıştırmak için yazılımla ilgili iyi bir deneyim gerektirir.
FluxMotor, motor modelinizi oluşturmak için kolay ve daha sezgisel bir iş akışı sunar. Geometri, seçilen belirli makine tipine ve şablona bağlı olarak kullanıcı tarafından girilen parametrelere göre tanımlanır. Testler sırasında bir parametre aracılığıyla kontrol edilebilmesine rağmen, meshin tanımlanmasına hiç gerek yoktur. Kullanıcıya sadece sarım düzenini ve bobin detaylarını tanımlamada yardımcı olmakla kalmayan güçlü bir sarım aracı, aynı zamanda farklı düzenleri hızlı bir şekilde değerlendirmek için bazı ölçümler de verir. Soğutma bölümü, kullanıcının farklı soğutma stratejileri tanımlamasına ve bunların motor sıcaklığı ve performansı üzerindeki etkilerini kontrol etmesine yardımcı olur. Makine için kullanılan malzeme, önceden tanımlanmış bir dizi bilinen malzemeden tanımlanabilir, ancak kullanıcı kendi malzemesini kütüphaneye ekleyebilir.
Analiz Türü:
FluxMotor, her motor tipi için önceden tanımlanmış bir test listesi ile birlikte gelir. Karakterizasyon, çalışma noktası, performans haritalama (verimlilik haritası) ve mekanik (NVH) testlerini içerir. Aşağıdaki tablo FluxMotor 2022.3’teki mevcut testlerin bir özetini göstermektedir. Termal ve NVH testlerinin şu anda yalnızca iç rotor için mevcut olduğunu unutmayın.
Tüm testler, bir dizi girdi parametresi sağlayarak çok basit bir şekilde ayarlanabilir ve oldukça hızlı çalışırlar (birkaç dakika içinde). Sonuçlar, test tamamlandıktan sonra kullanıcının incelemesi için otomatik olarak oluşturulur.
Flux, elektrik motorları için her türlü temel veya gelişmiş testi modellemek için kullanılabilecek daha açık bir ortam sağlar (yukarıda belirtilen tüm testler dahil, Mekanik hariç), ancak modeli kurmak, çözmek ve sonuçları işlemek için daha fazla çaba ve zaman gerektirecektir. Öte yandan, bu aynı zamanda modelin kontrolünde daha fazla esneklik ve sonuçların sonradan işlenmesinde daha fazla seçenek anlamına gelmektedir.
Hem Flux hem de FluxMotor termal analiz için kullanılabilse de kullanılan yöntem farklıdır. FluxMotor, bir dizi kayıptan kaynaklanan sıcaklık dağılımını tahmin etmek için motorun termal ağını oluşturmaya dayanırken, Flux sınır koşulu olarak zorlanmış konveksiyon katsayıları ile FE yöntemini kullanır (akışkan dinamiği simülasyonu değildir!).
Bahsedilmesi gereken son önemli nokta, FluxMotor’daki NVH analizinin, titreşen silindir olarak kabul edildiği stator parçasının analitik modal analizine dayandığıdır. Bu varsayım, makinenin NVH davranışının hızlı bir şekilde değerlendirilmesini sağlar, ancak mekanik FEA simülasyonu kadar doğru değildir. Ayrıntılı NVH simülasyonu gerekiyorsa, mekanik FEA araçlarında kullanılacak manyetik kuvvetleri hesaplamak ve dışa aktarmak için Flux kullanılması önerilir.
Kullanım önerileri:
Yukarıda detayları paylaşıldığı gibi Altair FluxMotor‘un kullanımı çok kolaydır ve hızlı sonuçlar verir. Bu da onu birçok fikir ve değişikliğin keşfedilebileceği tasarım aşamasında çok pratik hale getirmektedir. Ayrıca, kullanım kolaylığı, FEA konusunda deneyimli olması gerekmeyen geniş bir kullanıcı yelpazesi (sistem mühendisleri, entegratörler, vb.) için erişilebilir olmasını sağlar.
FluxMotor’da doğrudan bulunmayan arıza teşhisi, mıknatıslığı giderme, ayrıntılı kuvvetler ve NVH ve CFD analizi için kayıpların dışa aktarılması gibi daha ayrıntılı ve gelişmiş analizler için Flux kullanılabilir. Bununla birlikte, FluxMotor, Altair Flux‘a doğrudan bağlantı ve model aktarımı sunar, bu da modeli tamamen Flux’ta oluşturmaya kıyasla kullanıcıya çok zaman kazandırabilir. Modelin FluxMotor’da oluşturulması ve ardından gerekirse daha ayrıntılı analiz için Flux’a geçilmesi önerilir. Bu elbette sadece mevcut FluxMotor’da bulunan makine tipleri için geçerlidir.
FluxMotor’un nispeten yeni olduğunu ve hızla geliştiğini ve eklenmesi planlanan birçok özellik (yeni makine tipleri dahil) olduğunu unutmayın. Her sürümün yeni özelliklerinden haberdar olmak için sürüm notlarını her zaman kontrol etmeniz önerilir.