Projekti / Programi
Aplikativna elektromagnetika
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.12.00 |
Tehnika |
Električne naprave |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P200 |
Naravoslovno-matematične vede |
Elektromagnetika, optika, akustika |
elektromagnetna in toplotna polja, elektromehanski pretvorniki, magnetne sile, ozemljitveni sistemi, elektromagnetne kompatibilnost, inverzni problemi, karakteristike magnetnih materialov, metoda končnih elementov, metoda robnih elementov, CAD
Raziskovalci (16)
Organizacije (1)
Povzetek
Raziskovalni program "Aplikativna elektromagnetika" v širšem smislu zajema teoretično proučevanje ter raziskovanje elektromagnetnih pojavov v snovi in zunaj nje. V ožjem smislu pa se navezuje na področje elektromagnetne konverzije ob upoštevanju realnih razmer, ki se zrcalijo v tehničnih, akustičnih in napetostnih pojavih in raziskovanje pojavov elektromagnetnega polja v izolacijskih in ozemljitvenih sistemih ter bioloških tkivih. V okviru raziskovalnega programa poteka delo na treh področjih paralelno s končnim ciljem združiti vsa ta znanja v kompleksni sistem, ki bo čim bolj natančno pokrival vse zahteve realnega elektromagnetnega problema. Ta področja so:
- raziskave in razvoj matematičnih modelov za določanje magnetnih, električnih, tokovnih in toplotnih polj v razmerah stacionarnega in dinamičnega stanja,
- razvoj merilnih metod za določevanje realnih karakteristik materialov,
- razvoj modelov uporabnih pri reševanju inverznih problemov v elektrotehniki.
V prvem delu so v ospredju numerične metode za izračun elektromagnetnega polja in sicer metoda končnih elementov in metoda robnih elementov. Razvoj in uporaba teh metod je usmerjena v nadaljevanju v programske rešitve računalniškega projektiranja CAD na konkretnih objektih, največkrat na elektromehanskih pretvornikih, aktuatorjih, stikalih, izolacijskih in ozemljitvenih sistemih ter podobno. V tehnoloških področjih pa razvijamo tudi optimizacijske metode z vsemi potrebnimi atributi.
Razvoj merilnih metod je usmerjen na merilne metode za natančno določevanje realnih karakteristik materialov in izgub v njih, kar je potrebno za čim bolj popolni matematični model elektromagnetnega sistema. Delo potekajo na metodah za določitev magnetilnih in histereznih krivulj, določitvi pulzirajočih in rotacijskih izgub v magnetnih materialih ter razvoju software za podporo merilnim metodam in na izdelavi modelov merilnih jarmov za različne oblike merilnih vzorcev.
Pri reševanju inverznega problema uporabljamo varianto metode robnih elementov (DRM), ki omogoča zelo enostavno obravnavo področja, ki ga želimo pri inverznem problemu določiti. Naše začetno delo smo usmerili v 2D probleme statičnega polja, kjer detektiramo neznano porazdelitev izvorov elektromagnetnega polja oz. neznano snovno lastnost materiala. Oba problema sta zelo pogosta, npr. v bioelektromedicini, pri določevanju defektov v materialih, pri razvoju merilnih metod itd.
Pomen za razvoj znanosti
Področje aplikativne elektromagnetike je v svetu aktualno in na mnogih segmentih še dokaj odprto in ne do kraja raziskano, npr. segmenti: -magnetnih materialov v smislu karakterizacije, modeliranja in obnašanja v magnetnem polju ter iskanju novih področij uporabe -elektromehanskih pretvornikov, v smislu povečanja zmogljivosti in izkoristka pretvornikov, razvoja posebnih elektromehanskih pretvornikov za uporabo v električnih in hibridnih električnih vozilih -atmosferskih razelekritev, širjenja strele in razelektritve v zemlji, vpliv elektromagnetnega sevanja na električne naprave in ljudi pri industrijskih frekvencah -inverznih problemih v smislu numerično-eksperimentalnih modelov za uporabo v tehniki in medicini, itd. Del aplikativne elektromagnetike, ki ga pokriva naš program, skoraj v celoti zajema omenjene segmente. To potrjujejo tudi naši raziskovalni rezultati v obdobju 2004-2008. Tako smo v tem obdobju objavili 67 člankov, ki jih COBIS uvršča v skupino 1.01 Izvirni znanstveni članek, od tega kar 41 člankov v revijah s faktorjem vpliva ter okrog 100 prispevkov na mednarodnih konferencah. Tako lahko rečemo, da preteklo raziskovalno delo ter znanstveni in aplikativni rezultati PS na teh področjih vsekakor predstavljajo korak naprej pri razvoju znanosti, ne samo v domačem ampak tudi v širšem svetovnem prostoru. Svojo znanstveno-raziskovalno in strokovno delo smo potrjevali v stikih s priznanimi znanstveniki in raziskovalci s tega in komplementarnih področij po svetu ter v sodelovanju z njihovimi laboratoriji, kar je omogočalo eksploatacijo našega znanja tudi v širšem svetovnem merilu. Naše vključevanje v mednarodne projekte je prav tako omogočalo konkreten dvosmerni prenos znanja med inštitucijami. Pomen in prispevek programa k razvoju znanosti vidimo tudi skozi organizacijo mednarodnih srečanj. Leta 2001 in 2005 smo v Mariboru organizirali 1. in 3. slovensko-poljski seminar (Slovenian-Polish Joint Seminar on Computational and Applied Electromagnetics), ki se ga je vsakič udeležilo okrog štirideset znanstvenikov iz poljskih in slovenskih univerz s svojimi prispevki. Leta 2008 smo bili soorganizatorji srečanja SAEM08 (Symposium on Applied Electromagnetics, Zamosc-Polska), ki je prvič na enem mestu združilo poljske, slovenske in makedonske znanstvenike in raziskovalce iz področja aplikativne elektromagnetike. Program Aplikativna elektromagnetika je bil v preteklosti tudi organizator mednarodne konference ISEF'03 (XI International Symposium on Electromagnetic Fields in Electrical Engineering), z okrog 130 tujimi znanstveniki in raziskovalci iz vsega sveta.
Pomen za razvoj Slovenije
Raziskave v okviru načrtovanega programa so pripomogle k povečanju konkurenčne sposobnosti slovenske elektroindustrije in prehodu na produkte z višjo dodano vrednostjo oz. v višji cenovni razred. To je za slovensko elektroindustrijo, ki je zelo kvalitetna in izrazito izvozno naravnana, nujno potrebno. Če želi ta v višje razrede dodane vrednosti, hkrati pa ostajati konkurenčna v globalnem prostoru, mora absorbirati več znanja in ga v inovativnem procesu tudi uporabiti. Zato je bil raziskovalnemu programu aplikativna elektromagnetika osnovni cilj, da producira čim več tudi uporabnega znanja in da tega prenese iz svojih laboratorijev v industrijsko okolje. To je programu vsekakor uspelo. Vendar pa je takšna produkcija bila omogočena le na solidni bazi temeljnega raziskovanja. Zato je bil prav temeljnim raziskavam dan pomemben del v programu, ki pa se je nato navezoval na aplikativne in razvojne projekte. Pri tem je bil upoštevan tudi pomen pretoka znanja z mobilnostjo raziskovalcev. Mnoge aplikacije v naši industriji so nastale skozi sodelovanje med PS in industrijo, kar našo usmeritev potrjuje. V Sloveniji praktično ni tovarn, ki proizvajajo elektromehanske pretvornike, stikalne oz. izolacijske elemente ali sisteme in podobno, da ne uporabljajo našega znanja. Nekatere od njih so: DOMEL Železniki, INDRAMAT ELEKTROMOTORJI Škofja Loka, BSH Nazarje, MEHANIZMI Lipnica, TSN Maribor, BARTEC-VARNOST Zagorje, ELKOSTROJ ROGATEC Rogatec, Hidria Perles Kranj, ISKRA MIS Kranj, ISKRA SEM Ljubljana, ROTOMATIKA Spodnja Idrija, ISKRA AVTOELEKTRIKA Šempeter, IDEAL SISTEMI Grajska vas, ETI Izlake, itd. Naši rezultati so bili posebej uporabni za industrijo s področij: • elektromotorjev, elektromehanskih pretvornikov, • stikalne tehnike, energetskih sistemov, • merilne tehnike, raziskav elektrotehniških materialov, • električnih gospodinjskih aparatov, • elektromagnetnih stimulatorjev v medicini, • okoljevarstva, itd.. Raziskovalno delo na programu smo usmerili tudi v bolj intenzivno sodelovanje na domačih strokovnih inženirskih srečanjih in prirejanje različnih delavnic v okviru PS za širšo strokovno javnost in s tem možnost vplivanja na domačo stroko ter dvig tehniške kulture in razvoj inženirske prakse v Sloveniji.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
