Progettare 462

89 progettare 462 • maggio 2024 3D completo Presuppone solo la simmetria settoriale. Requisiti hardware da moderati a sostanziali. È più adatto a progetti di skew complicati (skew combinato rotore-statore) e a fenomeni multifisici completamente accoppiati che possono rompere la simmetria. Supporta un’ampia gamma di configurazioni per calibrare i modelli 2D. Modellazione 2D contro 3D Storicamente, la modellazione in 2D dei motori è stata dominante perché ha fornito un’accuratezza sufficiente a fronte di uno sforzo computazionale molto ridotto. Tuttavia, negli ultimi anni è cresciuta l’esigenza di risol- vere completamente i fenomeni 3D. Insieme ai software di modellazione migliorati e all’hardware sempre più potente, questa esigenza apre un mercato completamente nuovo. La modellazione 3D a piena fedeltà of- fre una prospettiva preziosa su molti effetti che altrimenti sarebbero diffici- li da quantificare in modo affidabile. Alcuni di questi effetti possono essere replicati in 2D, altri possono essere approssimati e altri ancora possono essere compensati. Utilizzando il sof- tware Comsol Multiphysics, abbiamo studiato una serie di questi effetti, tra cui: effetti di fringing; riduzione del ripple della coppia mediante skew del rotore, dello statore o applicazione di groove; dispersione di flusso tra i segmenti del rotore step-skewed; cor- renti parassite nei magneti ed effetto della segmentazione dei magneti per sopprimerle; effetti resistivi, induttivi e perdite nelle spire finali; effetto pelle e di prossimità all’interno e tra le spire; singolarità del campo elettrico che aumentano il rischio di breakdown elettromagnetico. Inol- tre, è necessario considerare diversi effetti multifisici, come quelli legati al trasferimento di calore, alla mec- canica strutturale, all’acustica e alla fluidodinamica. Il passaggio alla modellazione 3D dei motori sembra inevitabile, ma non deve essere visto come una soluzio- ne a sé stante. In pratica, la migliore strategia di sviluppo prevede una combinazione di modellazione 2D, modellazione 3D e prototipazione. Le ricerche più impegnative dal punto di vista computazionale, come gli studi di ottimizzazione topologica, saranno in genere effettuate utilizzando mo- delli 2D fortemente perfezionati prima di passare al 3D. In questo contesto, i modelli 3D fungono da anello man- cante tra i modelli 2D e i prototipi: consentono ai progettisti di acquisire una comprensione più approfondita della macchina, li aiutano a interpreta- re meglio le misurazioni e a calibrare i modelli 2D e, soprattutto, aiutano a compiere scelte progettuali migliori. Modellazione 3D dei motori Negli ultimi anni le possibilità di mo- dellazione dei motori in Comsol Mul- tiphysics sono state ampliate, miglioran- do le prestazioni e l’usabilità e affinando i modelli di esempio. Per accedere gratu- itamente a una raccolta di risorse detta- gliate sulla modellazione 3D dei motori: www.comsol.com/model/110261 D. De Vries, Comsol. Comsol e Comsol Multiphysics sono marchi registrati di Comsol AB.