RICE ZČU

Nasazení moderních nástrojů od firmy Ansys nejen ve výuce na ZČU v Plzni.

Regionální inovační centrum elektroniky – RICE

Regionální inovační centrum elektroniky (RICE) je unikátní výzkumné centrum Fakulty elektrotechnické Západočeské univerzity v Plzni. Pokrývá kompletní výzkum od teorie přes aplikovaný vývoj až po testování funkčních vzorků a prototypů. Výzkum zaměřujeme na oblasti nových pohonů, materiálů, senzorů, řídicích systémů, automatizace, výroby elektřiny, nových měřících metod a v neposlední řadě i matematického modelování.

Zadání projektu

Simulace, respektive virtuální prototypování, dnes patří k moderním přístupům při řešení složitých otázek ve vývojové fázi u nadnárodních i tuzemských společností, proto se snažíme rozšiřovat povědomí o programovém balíčku Ansys, které nám dodává firma TechSoft Engineering. Simulace využíváme nejen v oblasti výzkumu, ale také během výuky, kdy si studenti mohou například vyzkoušet matematické modelování točivých i netočivých strojů. Studenti a pracovníci ZČU jsou tedy znalí těchto moderních nástrojů a velice dobře nacházejí uplatnění jak ve výzkumné a akademické sféře, tak i v průmyslové praxi.

Elektrické pohony

Programy Ansys umožňují simulovat kompletní portfolio točivých strojů od detailního návrhu přes simulaci chodu stroje až po analýzu chlazení a mechanického napětí stroje. V posledních letech se dostávají do popředí i simulace hluku a akustiky (NVH), na něž má Ansys kompletní workflow. Studenti se tak naučí, jak stroj teoreticky navrhnout, ověřit jeho parametry a vyzkoušet různé kritické stavy stoje ve virtuálním prostředí, aniž by došlo k případnému poškození drahých přístrojů a motorů právě díky prostředí Ansys Maxwell. Navržený točivý stroj poté mohou analyzovat po stránce teplotní, respektive z pohledu efektivity chlazení v programu Ansys Fluent. Modální, pevnostní, harmonické a akustické simulace je následně možné provádět v prostředí Ansys Mechanical.

Bezdrátový přenos energie

Konstrukce bezdrátové nabíječky se zaměřením na automotive je jeden z vlajkových projektů na našem ústavu. Prvním projektem byla nabíjecí stanice o výkonu 5 kW při napětí 315 V a pracovní frekvenci 85 kHz s efektivní nabíjecí vzdáleností 200 mm. Díky programu Ansys Maxwell jsme byli schopni kompletně navrhnout cívkové ústrojí primární i sekundární strany, optimalizovat tvar cívek a nalézt vhodnou konfiguraci rozměrů a vzdáleností cívek tak, aby účinnost nabíječky dosáhla fenomenální hodnoty 96 %. Ansys Maxwell nám též pomohl v oblasti EMC, kde dokážeme predikovat rozložení elektromagnetického pole v okolí produktu.

Dalším milníkem byl návrh a optimalizace rychlonabíjecí bezdrátové stanice o výkonu 50 kW při napětí 1 000 V ve vzdálenosti 200 mm s minimální účinností 95 %.

Spolupráce s TechSoft Engineering

Firma TechSoft Engineering je nejen dodavatelem programového balíčku Ansys, ale taktéž dlouholetým partnerem v oblasti virtuálního prototypování. Pánové z Prahy pravidelně navštěvují naše laboratoře v Plzni, účastní se odborných přednášek a konferencí a aktivně přistupují i k výuce – například na podzim 2020 přednášeli studentům bakalářského studia v předmětu ZEIN ve spolupráci s panem docentem Vladimírem Kindlem (více se dočtete zde). Kolegové aktivně podporují celý výzkumný tým RICE v oblasti simulací v Ansys a mnohdy složité otázky řeší rychle a především správně. Této spolupráce si velice vážíme a doufáme, že bude pokračovat i v budoucnu.