Ein industrieller Elektromotor mit hohem Drehmoment verlor während eines kritischen Betriebs abrupt an Leistung. Das Ingenieurteam vermutete einen Fehler in der magnetischen Übertragung. Zur Bestätigung wurde eine detaillierte 3D-Analyse der Permanentmagnete durchgeführt, um Hinweise auf Mikroverschiebungen an den Polen, verursacht durch die Degradation des Bindemittelharzes, zu suchen.
Elektromagnetische und Verformungsanalyse mit CST und GOM 🧲
Der Prozess begann mit der elektromagnetischen Simulation in CST Studio Suite. Das Magnetfeld von Rotor und Stator wurde unter Nennlastbedingungen modelliert. Bei Einführung einer Abweichung von 0,1 mm in der Position eines Magnetpols zeigte die Simulation eine Reduzierung des übertragenen Drehmoments um 15%. Parallel dazu wurde GOM Inspect verwendet, um die tatsächliche Geometrie des ausgefallenen Motors zu scannen. Die Punktwolke zeigte, dass das Harz durch zyklische Ermüdung nachgegeben hatte, was eine fortschreitende Drehung des Magneten ermöglichte. Diese Verschiebung, wenn auch minimal, erzeugte einen magnetischen Schlupf (Slip), der sich bis zum vollständigen Leistungsverlust aufstaute.
Lehren für die Ermüdungssimulation in Verbundwerkstoffen 🔧
Dieser Fall zeigt, dass die Ermüdung des Bindemittelharzes ein kritischer Punkt in magnetischen Hochdrehmoment-Getrieben ist. Die Kombination von CST zur Vorhersage des elektromagnetischen Verhaltens und GOM Inspect zur Validierung der physikalischen Verformung ermöglicht die Erkennung beginnender Fehler. In zukünftigen Konstruktionen muss die Ermüdungssimulation des Klebstoffs thermische Zyklen und Vibrationen beinhalten, um den Schlupf vorherzusehen, bevor er das System gefährdet.
Welche 3D-Simulationsmethodik empfehlen Sie, um die Auswirkungen des magnetischen Schlupfes auf die Kriechtermüdung des Harzes von Magnetgetrieben während Drehmomentspitzen in industriellen Elektromotoren präzise zu modellieren?
(PS: Materialermüdung ist wie deine nach 10 Stunden Simulation.)