Engineering Day | Seminario Online

Le sfide dell'elettrificazione con le migliori metodologie di simulazione numerica

Date: 15 Giugno 2022

Timetable: 9.30 - 13.00

Speakers: A. Serra, S. Carrino, E. D'Alessandro, G. Lombardi, M. Lucchesi, M. Merelli

Language: Italiano

Il processo di elettrificazione investe sempre più intensivamente i principali settori industriali, sia tramite la sostituzione dei tradizionali sistemi di generazione che tramite l’attuazione e il controllo di nuovi componenti e sistemi elettromeccanici. L’uso intensivo di dispositivi e componenti elettrificati richiede una progettazione coordinata volta all’ottimizzazione di diversi aspetti funzionali, prestazionali ed ambientali.

È fondamentale progettare macchine elettriche ad alte prestazioni e ad alta efficienza, modelli di controllo affidabili, sistemi di trasporto energetico integrati e minimamente invasivi.

Lo sviluppo deve avvenire nel rispetto dei diversi fattori ambientali che derivano dall’utilizzo di alte potenze e di sistemi di controllo elettronici. Primi fra tutti il fattore termico che richiede la presenza di sistemi di raffreddamento adeguati, e quello normativo che richiedono da un lato il rispetto delle attuali normative in materia di compatibilità elettromagnetica e dall’altro la garanzia di un prodotto affidabile e duraturo.

È fondamentale, quindi, affrontare la progettazione con una visione olistica, tramite l’integrazione di elementi eterogenei per scala, dominio e fisica, e fornire sia al progettista che all’analista gli strumenti più idonei a questo scopo. In questo seminario saranno mostrate le metodologie allo stato dell’arte per la modellazione numerica virtuale, che consentono di ottenere un prodotto ottimo nei minimi tempi e ai minimi costi.

Saranno affrontati i temi legati alla progettazione e all’analisi sia dal punto di vista puntuale, come la progettazione dei singoli componenti, che dal punto di vista globale per sistemi e sotto-sistemi.

9.30 | Ansys Electric Machine Design Methodology.

Relatore: Giordano Lombardi

I progettisti di macchine elettriche necessitano di strumenti di simulazione che possano essere impiegati per uno sviluppo del prodotto rapido ed accurato. Implementando metodi di calcolo numerico già nelle prime fasi del processo di progettazione è possibile accelerare lo sviluppo del prodotto, raggiungendo una maggior efficienza energetica della macchina, risparmiando sui materiali, e quindi riducendo i costi complessivi.
I tradizionali fogli di calcolo analitici, e l’intensivo ricorso alla realizzazione di prototipi con approccio “trial and error”, non consentono di arrivare al termine di un processo di progettazione con dettagli sufficienti per comprendere le problematiche più importanti del dispositivo in esame. Questo tipo di processo inoltre innalza i costi ed allunga i tempi necessari alla realizzazione del prodotto finale.
Questo intervento presenterà gli strumenti e le metodologie Ansys per la simulazione e la verifica delle prestazioni di una macchina elettrica, da utilizzarsi sia durante le prime fasi dello sviluppo del prodotto (Concept Design), che per lo studio del comportamento multifisico della macchina e per l’ottimizzazione.


10.00 | Raffreddamento di motori elettrici ad alta densità di potenza

La simulazione come elemento fondamentale per la migliore elettrificazione dei veicoli

Relatore: Michele Merelli

Il mercato automotive ha visto una forte spinta verso la mobilità elettrica, arrivando nell’ultima fase del 2021 al 10% di vendite di veicoli elettrici o ibridi. Al contempo, le richieste del mercato sono sempre più stringenti: densità energetiche dei motori ed efficienze maggiori. Da qui, la necessità di un migliore raffreddamento delle componenti più sensibili, come i magneti permanenti. Getti d’olio verso le componenti sensibili sono stati proposti come strategia in grado di dare prestazioni migliori se paragonati a serpentine d’acqua esterne.
Grazie alla simulazione mesh-less di motori elettrici ed e-drives si può analizzare nel dettaglio la distribuzione d’olio, guidando il design, mostrando le zone a temperatura più critica e analizzando altre criticità prima della creazione del prototipo fisico. Nel webinar presenteremo testimonianze di aziende che hanno introdotto la simulazione nel processo di design e sviluppo, anche discutendo le correlazioni con le misure sperimentali.


10.30 | Thermal and Structural Reliability for Electronics

Relatore: Emiliano D'Alessandro

La produzione ed il trasferimento di energia richiede sofisticati sistemi di controllo la cui flessibilità (e quindi complessità) è in continua evoluzione.
La verifica dell’affidabilità dell’hardware dedicato non può prescindere da un approccio computer-aided. In questo ambito, le analisi di affidabilità basate sulla Physic of Failure (o Reliability Physics) costituiscono sicuramente un valore aggiunto in quanto possono essere impiegate a più livelli nello sviluppo di un prodotto, permettendo l’individuazione dei componenti critici sia dal punto di vista del funzionamento complessivo sia da quello dell’impatto che una loro successiva sostituzione avrebbe sul processo di progettazione.
Il documento presentato declinerà quanto descritto sia in ambito termico che strutturale e presenterà gli strumenti Ansys dedicati.


11.15 | Multi-Level Modeling for Power Electronics and Power Semiconductors

Relatore: Matteo Lucchesi

La necessità di poter prevedere il comportamento di sistemi di potenza nella maniera più realistica possibile è sempre più importante. Una corretta progettazione del sistema garantisce le prestazioni richieste, il che può essere ottenuto tenendo conto dei diversi elementi che lo costituiscono, siano essi componenti elettrici, magnetici, di controllo. Infatti, per ottenere questi miglioramenti bisogna tener conto non solo dell’architettura funzionale a livello circuitale, ma anche della modellizzazione dei suoi parassiti, come le schede, i componenti magnetici, i cablaggi. Questo rende il modello a più livelli, garantisce una modellazione fisica più accurata di tutto il sistema, e consente di valutare gli effetti delle potenze dissipate, degli accoppiamenti elettromagnetici e dei fenomeni legati all’interferenza e compatibilità elettromagnetica.
In questo webinar verrà mostrato come poter considerare in maniera più accurata la fisica legata a un determinato sistema composto da elementi eterogenei come semiconduttori, magnetici, packages e schede PCB, tramite una metodologia di modellazione numerica integrata.


11.45 | System EMI-EMC for complex cable harness systems

Relatore: Andrea Serra

L’uso intensivo di dispositivi e componenti elettrificati porta l’attenzione sulla necessità di una progettazione ad-hoc ed accurata dei sistemi di cablaggio di interconnessione. La funzionalità di questi ultimi è variegata, in quanto possono trasportare sia potenza che segnali di controllo e informazione. Molto spesso sono assemblati in un routing comune, principalmente a causa degli spazi ridotti nelle piattaforme che ne fanno uso. Ne consegue che spesso si accoppiano significativamente dal punto di vista elettromagnetico, dando luogo a fenomeni indesiderati che portano alla degradazione delle prestazioni o al mancato rispetto dei limiti imposti dalle normative in termini di emissioni e immunità.
In questo webinar verrà mostrato come caratterizzare efficientemente un sistema di cablaggio in un reale scenario operativo. Sarà mostrato come stimare l’interazione tra wiring di sistemi diversi, come prevedere le emissioni e la suscettività EM e come impostare una metodologia di analisi di sistema per l’analisi funzionale.


12.15 | EV system analysis with Ansys Twin Builder

Relatore: Stefano Carrino

Con i prezzi del carburante alle stelle, molti consumatori in tutto il mondo sono più che pronti ad acquistare i veicoli elettrici (EV). Inoltre, sempre più istituzioni governative e gruppi di regolamentazione stanno anche spingendo per l'adozione diffusa dei veicoli elettrici. Per tali ragioni, le maggiori case automobilistiche mondiali stanno investendo molto in programmi di sviluppo di prodotti per veicoli elettrici. Al centro di questa sfida ingegneristica vi è lo studio dei pacchi batterie. Infatti, il loro peso elevato riduce l'efficienza, la capacità è ancora relativamente limitata e molto non è ancora noto sul loro degrado delle prestazioni nel tempo. Nel seminario sarà illustrata una metodologia numerica con la quale caratterizzare i pacchi batterie per determinati cicli di guida prodotti da diversi paesi e organizzazioni per valutare le prestazioni dei veicoli in vari modi, come ad esempio lo State-of-Charge (SoC) e l'autonomia dei veicoli elettrici.

Engineering Day

15 Giugno ore 9.30

Partecipa all'iniziativa

 

Modalità di Iscrizione

L'evento è gratuito: per partecipare è necessario iscriversi.

Si utilizza una piattaforma web (GoToWebinar), che non richiede installazione di software in locale.
È possibile partecipare alla sessione tramite: MAC, PC o un qualsiasi dispositivo mobile.

L'utente registrato riceverà all'indirizzo di posta indicato, il link e le credenziali per poter partecipare.

È possibile porre domande e partecipare al dibattito tramite la chat.

Successivamente si potrà rivedere la registrazione di questa, e delle altre nostre iniziative, accedendo all'area Media Center del nostro sito o al nostro canale YouTube.

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