Gruppo di Ricerca CADEMA

CADEMA – Computer Aided Design of ElectroMagnetic Apparatuses

Il gruppo di ricerca CADEMA raccoglie tutti i docenti del SSD Elettrotecnica del Dipartimento Energia e ne coordina le attività. Storicamente legato all'analisi numerica dei campi elettromagnetici nei dispositivi per la conversione dell'energia ha sviluppato diversi temi di ricerca a carattere metodologico nell'Ingegneria Elettrica.

Descrizione Attività

Il gruppo di ricerca, attivo all'interno del Dipartimento di Energia del Politecnico di Torino, è principalmente attivo nella modellazione numerica di dispositivi e sistemi elettromagnetici ed elettromeccanici. Oltre all’analisi numerica dei campi elettromagnetici, è presente un'attività di ricerca relativa allo sviluppo di algoritmi di ottimizzazione. In particolare l’attivita’ riguarda:

Sviluppo di codici di analisi numerica basati sul Metodo delle Celle: l'applicazione della tecnica numerica proposta da Enzo Tonti (http://www.discretephysics.org/en/), ha prodotto una famiglia di codici di ricerca per la soluzione di campo elettromagnetico e per problemi multiphysics. E’ stato inoltre sviluppato uno strumento di calcolo, sviluppato in ambiente Matlab per lo sviluppo delle formulazioni numeriche che viene utilizzato sia per scopi didattici che di ricerca.

Modellazione di materiali magnetici: si tratta du un’attività di ricerca nel campo della simulazione del comportamento di materiali ferromagnetici con maggiore attenzione alle loro caratteristiche non lineari e isteretiche. L’attività teorica e sperimentale su modelli di isteresi viene eseguita insieme con l'implementazione di modelli di materiale all'interno di strumenti di analisi numerica per la simulazione di dispositivi industriali;

Sviluppo di codici di analisi micro-magnetica: partendo dall'esperienza acquisita nel calcolo del campo magnetico, è stata avviata una linea di ricerca sulla simulazione dinamica del comportamento microscopico dei materiali ferromagnetici. La soluzione dell'equazione di Landau-Lifshitz-Gilbert è inserita all’interno un codice basato sul metodo delle celle ibrida magneto-statica che tiene conto dei campi termici;

Analisi e progettazione di dispositivi industriali: la progettazione di apparati elettromagnetici innovativi viene effettuata sia con codici di ricerca che codici commerciali. Le principali aree di applicazioni sono: le macchine elettriche e gli attuatori, dispositivi per il riscaldamento ad induzione elettromagnetica, sistemi e compatibilità elettromagnetica industriale e schermature;

Attività teorica e sperimentale sull’energy harvesting: sono stati studiati e realizzati prototipi di harvester elettromeccanici per diverse applicazioni in ambiente automotive che wearable. L'attività ha portato alla pubblicazione di due brevetti;

Sviluppo di algoritmi di ottimizzazione: l’attivita’ riguarda lo studio e lo sviluppo di algoritmi di ottimizzazione scalare e multi-obiettivo. Particolare attenzione e’ dedicata agli algoritmi Artificial Immune System (AIS) algoritmi.

Gestione ottimale di nodi energetici: sono state sviluppate procedure di gestione ottimale di nodi energetici complessi (sistemi di cogenerazione, micro-reti energetiche). Le procedure di gestione ottimali sono state sviluppate mediante implementazione di Mixed Integer Linear Programming e mediante meta-euristiche.

Laboratori