Zusammenfassung
Die Entwicklung der induktiven Energieübertragung mit hohem Wirkungsgrad durch eine Optimierung der Konfiguration der Spule oder Blindleistungskompensation spielt in der heutigen Zeit eine zentrale Rolle. Beispieleweise kann im Bahnverkehr die Energieversorgung durch induktive Ladung betrieben werden. Aus diesem Grund gilt es zu untersuchen, mit welcher Konfiguration einer rechteckigen Flachwicklung die größte Eigeninduktivität erzielt werden kann. Das Spulendesign wird im COMSOL Multiphysics mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode-Optimierung simuliert. Zur Simulation werden drei physikalische Module im COMSOL verwendet. Zu diesen gehören magnetische Felder, die Optimierung sowie bewegliche Netze. Dabei werden zwei Algorithmen Method of Moving Asymptote und der Monte-Carlo-Methode getestet. Nach der Simulation einer Spule ist festzustellen, dass mit der Zunahme der Abstände zwischen den Leitern sowohl die Eigeninduktivität als auch die Gegeninduktivität sinken, und der Kopplungsfaktor zunächst zunimmt und anschließend abnimmt. Somit beträgt der optimale Leiterabstand beim höchsten Kopplungsfaktor 20mm. Darüber hinaus werden globale Optimierungsergebnisse anhand eines Algorithmus erhaltet, die unabhängig von der anfänglichen Konfiguration sind. Alle optimierten Abstände betragen null Millimeter. Über die Monte-Carlo-Methode verfügen unterschiedliche Spulen allerdings über verschiedene optimierte Konfigurationen und Eigeninduktivitäten. Die Verbesserung und Erhöhung der Feldgröße ist vorteilhaft, um die induktive Energieübertragung mit hohem Wirkungsgrad zu entwickeln.
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