Elektromagnetische berekeningen en simulaties

Magnetische remmen (of wervelstroomremmen / eddy current remmen) worden veel gebruikt in een aantal toepassingen, zoals in treinen en kermisattracties. Ze kunnen gebaseerd zijn op elektromagneten voor controle van de remkracht, of op permanente magneten voor betrouwbaarheid.

Huygens Engineers gebruikte een wervelstroomrem op basis van permanente magneten om een economische rem te ontwikkelen voor een systeem met een ruimtebeperking en geen mogelijkheid om de remkracht actief te regelen, met het vereiste van een constante remkracht over een groot aantal snelheden en temperaturen. Onderstaande figuur en video tonen de magnetische stromingsvelden in de rem.

Er zijn verschillende uitdagingen bij het ontwikkelen van een dergelijk systeem, gezien de door wervelstromen opgewekte remkracht in hoge mate snelheid- en temperatuurafhankelijk is, en de prestaties van de remassemblage gevoelig kunnen zijn voor productie toleranties. Huygens Engineers heeft in ANSYS een combinatie van FEA gebruikt om de warmtestroom te optimaliseren en ANSYS Maxwell om de prestaties van de rem te optimaliseren, zodat deze minder gevoelig is voor bouwtoleranties en snelheidsvariaties. Na de simulatiefase heeft Huygens Engineers een prototype gebouwd en het gedrag getoetst in een meetserie.

Huygens Engineers heeft een simulatie van aantrekkings- en rotatiekrachten uitgevoerd op een op reluctantie-gebaseerde oplossing, met als doel delen van een bewegend systeem selectief te activeren. Een parametrische studie werd gebruikt voor de bepaling van werkvensters voor de beoogde oplossingen. In dit werk speelden 3D magnetische effecten een belangrijke rol en werd ANSYS Maxwell 3D gebruikt. De figuur toont een magnetische kracht met variërende verplaatsing in twee richtingen.

In een bepaalde toepassing werden autonome elektromagnetisch geactueerde plateaus overwogen door een klant. Deze toepassing maakte het gebruik van smeermiddelen onmogelijk. Vanwege hoge wrijvingscoëfficiënten tussen de toelaatbare materialen werd de verhouding tussen aantrekkingskracht en aandrijfkrachten van de verschillende elektromagnetische architecturen belangrijk. Huygens Engineers voerden een 2D-simulatie uit van verschillende algemene en minder algemene elektromagnetische architecturen, met als doel de meest veelbelovende architecturen te identificeren. De afbeelding toont een 2D-simulatie in FEMM en import in Matlab.

Huygens Engineers heeft ingenieurs met aantoonbare ontwerpervaring voor grote (en kleine) elektromagnetische machines inclusief permanent-magneet generatoren voor wind- en getijdeturbines tot 3 MW.