Celostno načrtovanje in eksperimentalno modeliranje električnih motorjev

Proces obsežne elektrifikacije cestnih vozil bo znatno povečal potrebo po električnih pogonskih motorjih. Do zdaj so bili v ta namen razviti in implementirani različni tipi električnih motorjev. Natančneje, najbolj priljubljen tip električnega motorja za električna vozila je motor, ki uporablja trajne magnete iz redkih zemelj. Glede na okoljsko obremenitev (okoljski damping zaradi nizkih okoljskih standardov na Daljnem vzhodu) in tudi pomanjkanja virov osnovnih surovin (redkih zemelj) v Evropi se bomo morali zateči k alternativnim oblikam električnih strojev na področju znanstveno-raziskovalnega razvoja, izdelave in implementacije. Znotraj tega projekta bomo razvili celosten proces načrtovanja in eksperimentalnega modeliranja električnih motorjev brez trajnih magnetov, tj. električno vzbujenih sinhronih motorjev (EVS-motorjev), ob upoštevanju elektromagnetnih, toplotnih in mehanskih značilnosti, tehnoloških vidikov in proizvodnih stroškov. Sam postopek oblikovanja EVS-motorjev bo temeljil na kompleksnem teoretičnem ozadju in vključevanju različnih tehnoloških vplivov in fizikalnih pojavov (kot so električna in magnetna polja, prenos toplote, mehanika itd.). Vsi tej vplivi in pojavi pa so med seboj vzajemno soodvisni. Naš predlagani pristop bo torej združil idejno zasnovo, več-fizikalno obravnavo, tehnološki vidik proizvodnje in materialne stroške v enovit ekspertni sistem za oblikovanje električnih motorjev. V projektu se bomo osredotočili na štiri glavne sklope: •           Raziskovanje temeljnih fizikalnih pojavov, vključno z naprednim modeliranjem in meritvami, •           Ekspertni sistem za oblikovanje EVS-motorjev, ki vključuje več-fizikalno konceptualno zasnovo in analizo električnega motorja, •          Zasnova digitalnega dvojčka EVS-motorja za povezavo digitalnega sveta z resničnim, •           Razvoj metodologije, ki bo omogočila formiranje platforme za eksperimentalno modeliranje električnih motorjev (DPP platforma) sestavljene iz malih in srednjih podjetji. Vpliv tehnoloških postopkov bo ovrednoten z meritvami na vzorcih ali na sestavnih delih električnih motorjev s ciljem ocenitve tehnološko vplivnih parametrov na njihovo zmogljivost. To novo pridobljeno znanje bo vključeno v ekspertni sistem za oblikovanje električnih motorjev s ciljem izboljšanja opisov elektromagnetnih, mehanskih in toplotnih fenomenov.  Razvili bomo specializirano programsko kodo, ki bo omogočala celosten pristop k oblikovanju EVS-motorjev upoštevajoč njihove elektromagnetne, termične in mehanske lastnosti. Na podlagi modelov bo ustvarjen digitalni dvojček realnega EVS-motorja s ciljem izvajanje verifikacijskih fizikalnih meritev brez potrebe po izdelavi večjega števila prototipov. Digitalni dvojček (DT) bo omogočal številne virtualne meritve električnih količin poljubno oblikovanih motorjev z DES ekspertnim sistemom. DT bo tudi služil za spremljanje realnega motorja v celotnem času njegovega delovanja v realnem okolju. To pa bo omogočalo on-line diagnostiko in primerno ukrepanje v primeru nakazanih napak obratovanja realnega motorja. Z namenom, da bi omogočili fleksibilno in hitro izdelavo eksperimentalnih modelov ali pa končnih prototipov električnih motorjev oblikovanih DES postopkom bomo začeli z vzpostavitvijo mreže specializiranih SME. Posamezni grozdi SME, ki bodo pokrivali določeno področje izdelave prototipov, bodo združeni v mrežo in s tem formirali DPP platformo. To bo omogočilo vzpostavitev poljubnega novega proizvodnega procesa v okviru DPP platforme. Platforma DPP bo slovenski industriji pomagala, da postane fleksibilnejša, hitro prilagodljiva, odzivnejša na zahteve trga po kakovosti. Vse to pa bo vodilo k skrajšanju razvojnega časa prototipov in tja do trženja proizvodnje malih serij električnih motorjev. Povezava vseh štirih glavnih raziskovalnih sklopov predlaganega projekta bo omogočila nastanek celostnega razvojnega procesa oblikovanja in izdelave eksperimentalnih modelov (prototipov) električnih motorjev.