Erhöhte Stabilität und Wirkungsgrad für fortgeschrittene parametrische Haarnadel-Stator-Designs
Die visuelle Programmierung komplexer parametrischer CAD-Modelle führt zu einem grundlegenden Wandel bei der Konstruktion von Hairpin-Statoren. Wo früher manuelle Design-Iterationen zu fehlgeschlagenen Modellen und langen Entwicklungszeiten führten, integriert der automatisierte Arbeitsablauf komplexe Abhängigkeiten und liefert eine rationalisierte Ableitung mit außergewöhnlicher Update-Stabilität.
50% Zeitersparnis
des gesamten Entwicklungsprozesses inkl. Workflow-Generierung
10%ige Reduzierung der Entwicklungskosten
durch Prozessautomatisierung
86% höhere Update-Stabilität
Durch Digitalisierung und visuelle Programmierung
Challenge
Die Konstruktion von Elektromotoren steht derzeit vor mehreren kritischen Herausforderungen. Erstens ist es dringend erforderlich, die Länge und das Gewicht von Elektromotoren zu reduzieren, da der zur Verfügung stehende Bauraum sehr begrenzt ist. Zweitens wird der Wirkungsgrad von Elektromotoren stark von der Statorwicklung beeinflusst, was eine Verringerung der Kupferverluste erfordert.
Hinzu kommt die Komplexität der Konstruktion, insbesondere an den Kreuzungspunkten und bei der Anbindung an die Leistungselektronik, die eine geometrische Machbarkeit erfordert. Die Konstruktion des Wickelkopfes ist aufgrund des elektrischen Wicklungsschemas und der Notwendigkeit einer asymmetrischen Lösung mit einer Reihe von Schwierigkeiten verbunden. Diese Komplexität wird noch dadurch erhöht, dass die Haarnadelwicklungen durch enge Anschlussbereiche geführt werden müssen, die mit anderen Wicklungen überfüllt sind.
Die heutigen Produktentwicklungsprozesse verschärfen diese Herausforderungen. In der Regel laufen diese Prozesse in aufeinanderfolgenden Schritten ab, beginnend mit der Spezifikation der Anforderungen über die Konstruktion, Bewertung, Optimierung und Produktionsplanung. Diese Schritte sind jedoch häufig nicht gut miteinander verknüpft, und Experten aus verschiedenen Disziplinen arbeiten oft unabhängig voneinander mit einem unzusammenhängenden Werkzeugstapel.
Die manuelle Beschreibung von Bauteilen, Fläche für Fläche, Radius für Radius, in CAD-Software ist eine zeitaufwändige Aufgabe. Zudem sind die Parametrisierungsmöglichkeiten heutiger CAD-Werkzeuge begrenzt, was die Umsetzung komplexer geometrischer Abhängigkeiten und grundlegender Geometrieänderungen erschwert. Dies führt häufig zu instabilen Modellen, die bei Änderungen und Aktualisierungen fehleranfällig sind. Die Notwendigkeit, ständig auf neue Ergebnisse und geänderte Randbedingungen zu reagieren, erfordert einen hohen manuellen Aufwand seitens der Konstrukteure. Die manuellen Entwurfs- und Simulationsschritte machen den Prozess langwierig und kostenintensiv und führen häufig nur zu einer begrenzten Anzahl von Ergebnissen.
Synera hat meine Herangehensweise an die Entwicklung von Hairpin-Statoren durch die Integration komplexer Abhängigkeiten und Entscheidungsgatter für eine optimierte Derivatisierung verändert. Verschiedene Design-Flows ermöglichen die Ableitung in Echtzeit, eine außergewöhnliche Update-Stabilität und eine Reduzierung der Entwicklungszeit um bis zu 50%.
EDAG Group
EDAG ist der weltweit größte unabhängige Engineering-Anbieter für automobile Lösungen in den Bereichen Vehicle Engineering, Electric Electronics und Production Solutions. Ihre vielfältigen Expertenteams gestalten die Zukunft der Mobilität und bieten umfassende Ingenieurdienstleistungen vom Konzept über die Produktentwicklung bis hin zu schlüsselfertigen Produktionssystemen. Als Technologieführer treibt EDAG Innovationen in den Bereichen Leichtbau, Elektromobilität, Digitalisierung und Sicherheit voran.
Solution
Das technische Know-how der Experten für Antriebsstrangsysteme wurde digitalisiert und visuell in einen parametrischen Workflow für die CAD-Konstruktion des Hair-Pin-Stators programmiert. Dieser Workflow ermöglicht komplexe Abhängigkeiten von Eingabe- und Konstruktionsparametern für eine rationalisierte Derivaterzeugung und automatisierte Entscheidungsgates. Um die hervorgehobenen Herausforderungen zu bewältigen, wird der Prozess in einer kohärenten und integrierten Weise entwickelt.
Eingabe: In dieser Phase werden ein elektrischer Zonenplan und ein Anschluss-/Wicklungsschema verwendet, die normalerweise im Excel-Format vorliegen. Produktionseinschränkungen und Randbedingungen werden ebenfalls berücksichtigt.
Workflow: Der Prozess gliedert sich in zwei Hauptteile: den rotationssymmetrischen Teil und den nicht-symmetrischen komplexen Wickelkopf. Der Prozess umfasst die Umwandlung der Eingabedaten in Geometrie, die Sicherstellung der Einhaltung von Randbedingungen, Fertigungsrestriktionen und elektrischen Anforderungen sowie die Prüfung auf geometrische Überlappungen.
Ergebnis: Das Ergebnis dieses Prozesses ist die Erstellung optimierter und realisierbarer Konzeptentwürfe von Stator-Haarnadelwicklungen, die auf die Erfüllung mehrerer Zielvorgaben zugeschnitten sind.
Haarnadel- und Größenparameter wie die Anzahl der Stifte und Lagen oder die Gesamtabmessungen des Entwurfs können kontrolliert werden, um den Elektromotor vollständig anzupassen. Darauf aufbauend erzeugt der parametrische Arbeitsablauf automatisch das Design des Statorgehäuses sowie der oberen und unteren Abdeckung auf Basis des Hairpin-Designs, das die Positionspunkte und Gruppierungen der Pins enthält. Mehrere Designflüsse und die Robustheit des Workflows ermöglichen Echtzeit-Ableitungen, eine hervorragende Modellstabilität bei Änderungen und eine Reduzierung der Entwicklungszeit um bis zu 50 %.
More about this workflow
Benefits
Sparen Sie Entwicklungszeit und -kosten durch Automatisierung
Echtzeit-Derivate
Außergewöhnliche Update-Stabilität
Wissensspeicherung durch Digitalisierung der Technik
Skalierung von Engineering-Prozessen
Verkürzung der Time-to-Market