롤링 요소 베어링 - 간극 체제(Clearance Regime)에서의 댐핑
롤링 요소 베어링의 경우, 현재 적용되는 접근 방식에서는 재료 접촉이 댐핑을 설명하는 반면 간극 체제에서 예상되는 댐핑은 고려되지 않습니다. 간극 영역에서 베어링 거동을 안정화하기 위해 개별 접점의 갭 영역에 추가 감쇠력이 작용합니다. 필요한 댐핑 계수는 접촉 접근 거리에 따라 표로 지정됩니다.
다음 그래프는 베어링 충격 하중에 대한 응답으로 베어링 반경 변위를 보여줍니다. 간극 댐핑이 없는 베어링은 레이디얼 간극 내에서 반복적으로 반등하지만, 간극 댐핑이 있는 변형은 더 매끄러운 감쇠를 특징으로 합니다.
스플라인 기어 조인트의 편차/허용오차 입력
공칭 도면 치수로부터의 기하학적 편차는 변속기 및 전기 드라이브 장치의 NVH 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 구성 요소의 편차를 유발하는 편차를 고려하기 위해 스플라인 기어 조인트는 연결의 바디-스플라인 프로파일을 정의하는 샤프트/허브 링크 위치에서 주어진 축, 반경 및 각도 편차 입력을 처리하도록 확장되었습니다. 그림은 축의 회전축에 대한 외부 스플라인 프로파일의 반경 방향 편차의 영향을 보여줍니다. 반경 방향 허브 동작은 샤프트-스플라인의 런아웃을 따라 스플라인-기어 인터페이스의 반경 방향 힘 변동과 관련된 주기적인 위치 변경으로 이어집니다.
스플라인 기어: 마이크로기하학을 통한 크라우닝 제공
스플라인 기어의 특정 사용 사례의 경우, 한 축에서 다른 축으로 굽힘 모멘트가 전달되지 않고 토크만 전달되는 것이 필수적입니다. 이는 기어 폭에 걸쳐 측면 표면에 크라우닝 수정을 적용하여 달성할 수 있습니다. 이제 스플라인 기어 접촉의 바깥쪽(축) 및 안쪽(허브) 측면에 크라우닝을 지정할 수 있습니다. 수정 사항은 3D 뷰어 및 IMPRESS M에서 시각화됩니다.
원통형 기어: 측면 표면 파형 수정 제공
기어 연삭 공정의 제조는 발생하는 옆 표면의 다양한 결함을 초래하여 기어 소음에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 특히, 눈에 띄는 편차 패턴 중 하나는 파형입니다. 이제 원통형 기어에서 기어 톱니를 따라 파형 정도를 지정할 수 있으며 접촉 모델에 의해 고려됩니다.
톱니 접촉 시 국부적인 기어 휠 바디 노드 편향을 고려하는 새로운 방법(Beta)
고급 원통형 기어 조인트는 톱니 뿌리에 배치된 원주형 노드에서 유연한 기어 휠 바디 편향을 고려할 수 있습니다. 그러나 적용된 매핑 방법은 특정 기어 휠 바디 편향 형태(예: 잘 알려진 "potato-chip" 모드)를 유발하는 평균을 수행하여 개별 톱니 사이의 접촉 하중 분포에 충분히 반영하지 못합니다. 기어 접촉의 영향을 받는 차체 편향을 고려하는 새로운 매핑 방법이 선택적으로 구현되었습니다. 이 옵션을 사용하면 지역적인 바디 모드가 훨씬 더 현실적인 방식으로 기어 접촉 패턴의 개발에 영향을 미칠 수 있습니다.
새로운 방법은 측면 접촉의 동적 손실에 더 취약하고 시간 영역 솔루션의 수치 불안정성에 더 민감합니다. 따라서 2023 R1에서는 이 기능이 베타 버전으로 출시됩니다. 이를 활성화하려면 ACYG "Joint properties | Stiffnes"에서 "Use local node deflections for tooth contact (Beta version)" 확인란을 선택합니다.
펄스 폭 변조기
펄스 폭 변조(PWM)는 전류 컨트롤러에서 계산한 가변 크기 및 가변 주파수 전압 수요를 실현합니다. 이 펄스는 인버터의 스위치를 제어하며, 펄스 전압은 전기 모터의 고정자에 작용하는 토크와 힘에 상당히 높은 고조파를 발생시켜 e-모터 NVH에 영향을 미칩니다. AVL EXCITE M을 사용하면 PWM 전략, 과변조, 상수 또는 속도에 따른 스위칭 주파수 사용 또는 그림에 표시된 것처럼 임의 스위칭 주파수 대역과 관련하여 순음형 힘을 피하기 위해 PWM의 효과를 조사할 수 있습니다.
E-모터 톱니 힘에 대한 차수 분석
전기 모터에서 고정자 톱니의 힘은 회전 방향과 반대 방향으로 전파되는 파동으로 가장 잘 설명됩니다. 자기장의 비선형성으로 인해 기본 및 고조파 주파수에서 공간파 수(Spatial wave numbers)가 발생합니다. 이들의 진폭과 위상을 분석하면 음향 분석에 유용한 지표를 제공합니다. 이제 고정자의 원주 방향 링크 위치가 있는 모든 전기 모터 모델에 대해 2D 차수 분석이 제공됩니다. 각 연결 부분은 개별적으로 평가되므로 로터의 꼬임, 편심 및 기울기의 영향을 연구할 수 있습니다. 또한, 협대역 분석을 통해 펄스 폭 변조의 영향도 파악할 수 있습니다.
신형 범용 속도 컨트롤러
신형 범용 속도 컨트롤러 구성 요소가 EXITE M에 도입되었습니다. 이 속도 컨트롤러는 전기 기계 컨트롤러의 내부 속도 컨트롤러를 대체하지만 다른 사용 사례를 위한 범용 독립형 구성 요소로도 사용할 수 있습니다. 컨트롤러는 PI 컨트롤러로, 컨트롤러 이득과 초기 상태는 제어 매개변수(상승 시간 및 오버슛 백분율)와 모델별 매개변수(유효 관성 모멘트 및 유효 회전 댐핑)를 기반으로 사용자 정의 또는 자동으로 계산할 수 있습니다.
컨트롤러는 컴파일된 기능 구성요소의 특수 버전으로 구현됩니다. 이러한 접근 방식으로 인해 신호, 매개변수 또는 실제 컨트롤러 코드 변경과 같은 맞춤형 수정을 위해 속도 컨트롤러를 정규 컴파일된 기능 구성 요소로 변환할 수도 있습니다.
Direct MATLAB® Interface
MATLAB® 인터페이스 구성 요소를 사용하면 EXCITE M과 MATLAB®/Simulink® 간의 공동 시뮬레이션이 가능합니다. 이 인터페이스는 신호 네트워크에 완전히 통합되어 센서, 기능(컴파일된 기능, 표 등), 로드 어플리케이터 또는 기타 인터페이스에 연결할 수 있습니다. 입력 및 출력 신호는 Simulink® 모델의 임의의 물리량 및 추가 매개변수로 정의할 수 있습니다. 현재 MATLAB® 버전은 최대 R2021b까지 지원됩니다.
맵 기반 에어 베어링 조인트
에어 베어링은 터보 기계 및 연료 전지에 일반적으로 사용되므로 축방향 및 반경방향 에어 베어링을 모두 시뮬레이션하는 간단한 방법이 필요합니다. 이를 위해 아래 그림과 같이 베어링 수에 대한 정규화된 강성 및 댐핑을 표시하는 베어링 맵을 입력으로 사용할 수 있습니다.
AVL EXCITE™ Designer에서 크랭크 샤프트와 로터의 감쇠 모달 분석
EXCITE Designer에서는 감쇠된 모달 분석을 샤프트 모델러로 확장하여 크랭크 샤프트와 플레인 샤프트(예: 로터)를 포함합니다. 비틀림 진동 댐퍼, 메인 베어링 및 크랭크 샤프트 구조의 감쇠를 고려하여, 자유 또는 탄성 지지 크랭크 샤프트의 감쇠 모달 분석을 수행할 수 있습니다.
AVL EXCITE™ 피스톤 및 링의 링 어셈블리로 인한 링 프리로드 계산
링 어셈블리 변형으로 인한 링 프리로드 조건의 계산은 어렵거나 시간이 많이 소요될 수 있습니다. 일반적으로는 링 개방 기하구조만 알려져 있습니다. 이 경우 링 적합성 워크플로우를 사용하면 링 개방 기하구조를 고려하여 선형 형태에 맞춰 링 프리로드 조건을 계산할 수 있습니다. 적합성 계산은 링 방사형 사전 장력 및 비틀림각에 대한 결과를 제공합니다.
링 엔드 갭(Ring End Gap)에 대한 해석적 가스 흐름 방출 계수
가스 흐름 계수의 보정은 시간이 많이 걸리고, 원하는 결과를 얻기 위해 여러 번 반복 작업이 필요할 수 있습니다. 일반적으로 가스 흐름 계수는 물리적 테스트에 대한 보정을 통해 찾은 정적 값이며, 현재 물리적 테스트 결과가 부족하기 때문에 수소와 같은 새로운 연료 엔진을 개발할 때 어려울 수 있습니다. 링 엔드 갭의 가스 흐름에 대한 새로운 분석 방법은 Tian의 연구를 기반으로 하며 수소, 가솔린 또는 디젤 엔진에 모두 적용할 수 있습니다.
EXITE™ 전원 장치에서 EXITE™ 피스톤 및 링으로의 선형 변형도
EXCET 전원 장치에서 피스톤 역학 분석을 수행하는 경우, 피스톤 슬랩으로 인한 선형 변형이 고려됩니다. 반면, EXCITE 피스톤 및 링에서는 피스톤-선형 접촉으로 인한 선형 변형을 사용할 수 없습니다. 이러한 제한으로 인해 피스톤 2차 모션을 EXCITE 파워 유닛에서 EXCITE 피스톤 & 링으로 가져오면 피스톤이 라이너 모양을 관통하여 부정확성과 음의 랜드 체적(negative land volume)으로 인한 시뮬레이션 불안정성이 발생할 수 있습니다. 이러한 이유로 EXITE 전원 장치를 통해 계산된 선형 변형을 저장하여 EXITE 피스톤 및 링으로 가져올 수 있는 가능성이 도입되었습니다. 맵에는 전체 선형 표면과 각 결과 저장 단계에 대한 선형 변형 값이 포함되어 있습니다. 이 워크플로우는 외부 피스톤 2차 동작을 EXCITE 피스톤 및 링으로 가져올 때 사용해야 합니다.
AVL E-Motor Tool™의 유도 모터용 맵 기반(치력) 모델
유도 모터는 로터 바의 불균일하고 다양한 전류 밀도와 전기 주파수와 로터 주파수 사이의 슬립으로 인한 유사 주기성을 특징으로 합니다. 두 경우 모두 고정자 치력에 영향을 미쳐 전기 모터 NVH에 영향을 미칩니다. 로터 바의 가변 전류 밀도는 준정지 작동에 도달하기 위해 마모되어야 하는 과도 시작 단계가 있는 과도 시뮬레이션이 필요합니다. EMT의 자동화된 워크플로우는 주파수 영역에서 과도 자기 시뮬레이션을 초기화하여 시작 단계를 크게 줄입니다. EMT(E-모터 툴)는 EXITION M에서 맵 기반 (치력) 모델을 매개변수화하는 유도 모터 워크플로우를 제공합니다.
인덕턴스 및 전류 제어 평가 업그레이드
EMT는 암페어당 최대 토크(MTPA) 전략을 사용하여 전류표(current table)를 평가합니다. 이 전략은 기본 파동 모델을 사용하여 토크와 유도 전압을 추정하려면 모터의 인덕턴스가 필요합니다. 그러나 직축 및 직교 축의 인덕턴스는 로터 각도 위치에 따라 무관한 방식으로 변화하여 모델 충실도에 불확실성을 초래합니다. 또한 특정 전류 여기 하에서 직교 방향의 영구 자석-플럭스 연결과 교차 결합 인덕턴스를 무시할 수 없습니다. 이제 EMT는 각도 범위에서 인덕턴스 값을 샘플링하고 표준 측정에서와 같이 위치에 따라 달라지는 값을 평균화합니다. 또한, 직교 방향의 PM-플럭스 연결과 교차 결합 인덕턴스를 평가하고 확장된 기본 파동 모델에 공급합니다.
다음 단계에서 EMT는 MTPA 전략을 적용하여 전류표를 평가합니다. 특히 최대 토크 라인에 주목하는데, 이는 동적 및 음향 분석에서 가장 많이 사용되기 때문입니다. 이 알고리즘은 제로 토크 라인을 따라 정확한 전환으로 작동 범위의 4사분면 모두를 지원하기 위해 음의 속도뿐만 아니라 발전기 작동 모드로 확장되었습니다.