Zegers Doktorarbeit ist online verfügrbar

05.02.2019

Zegers Doktorarbeit ist online verfügrbar

Simulation und robuste Optimierung für elektrische Geräte mit Unsicherheiten

Die Dissertation befasst sich mit der Modellierung, Simulation und Optimierung niederfrequenter elektromagnetischer Geräte, unter Berücksichtigung von Unsicherheiten. Der Schwerpunkt liegt in die Anwendung auf elektrische Maschinen. Eine Permanentmagnetsynchronmaschine (PMSM) wird mit isogeometrischer Analyse (IGA) simuliert. Ein numerisch effizientes Verfahren erhält man mit einer harmonischen Stator-Rotor-Kopplung. Das Verfahren ist stabil und die Rechenzeit lässt sich im Vergleich mit der klassischen Finite-Elemente-Methode weitgehend reduzieren. Die inhärenten Strukturen der B-Splines in der IGA ermöglichen die Entwicklung eines effizienten Optimierungsverfahrens für die Optimierung der Geometrie elektrischer Geräte. Verschiedene etablierte Optimierungsverfahren werden vorgestellt und zur Optimierung einer PMSM angewendet. Es wird gezeigt, dass die deterministische und stochastische Formulierung mit einander äquivalent sind. Ein effizientes Optimierungsverfahren wird durch eine affine Dekomposition bewirkt. Abschließend werden Unsicherheiten während der Simulation elektrischer Maschinen berücksichtigt. Diese Unsicherheiten treten durch Rotor-Exzentrizitäten und Materialeigenschaften auf. Sie werden mit stochastischer Kollokation und mit einem Monte Carlo Verfahren untersucht. Zur Reduktion der numerischen Kosten wird die Anwendbarkeit des Multilevel Monte Carlo Verfahrens untersucht. Dieses Verfahren wird mit einem Fehlerschätzer kombiniert.

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