Merci fir besicht Nature.com.Dir benotzt eng Browser Versioun mat limitéierter CSS Ënnerstëtzung.Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech en aktualiséierte Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten).An der Tëschenzäit, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, weisen mir de Site ouni Stiler a JavaScript.
Wéinst den Operatiounskäschten an d'Längegkeet vum Motor ass eng richteg Motorthermesch Managementstrategie extrem wichteg.Dësen Artikel huet eng thermesch Gestiounsstrategie fir Induktiounsmotoren entwéckelt fir besser Haltbarkeet an Effizienz ze verbesseren.Zousätzlech gouf eng extensiv Iwwerpréiwung vun der Literatur iwwer Motorkillungsmethoden gemaach.Als Haaptresultat gëtt eng thermesch Berechnung vun engem héichkraaft Loftgekillte asynchrone Motor gegeben, andeems de bekannte Problem vun der Hëtztverdeelung berücksichtegt gëtt.Zousätzlech proposéiert dës Etude eng integréiert Approche mat zwee oder méi Killstrategien fir aktuell Bedierfnesser ze treffen.Eng numeresch Studie vun engem Modell vun engem 100 kW loftgekillten asynchrone Motor an engem verbesserte thermesche Gestiounsmodell vum selwechte Motor, wou eng bedeitend Erhéijung vun der Motoreffizienz duerch eng Kombinatioun vu Loftkühlen an engem integréierte Waasserkühlsystem erreecht gëtt. ausgefouert.En integréierte loftgekillte a Waassergekillte System gouf mat SolidWorks 2017 an ANSYS Fluent 2021 Versioune studéiert.Dräi verschidde Waasserfluss (5 L / min, 10 L / min, an 15 L / min) goufen géint konventionell loftgekillte Induktiounsmotoren analyséiert a verifizéiert mat verfügbare publizéierten Ressourcen.D'Analyse weist, datt fir verschidde Flux Taux (5 L / min, 10 L / min respektiv 15 L / min) mir entspriechend Temperatur Reduktiounen vun 2,94%, 4,79% an 7,69% kritt.Dofir weisen d'Resultater datt den embedded Induktiounsmotor effektiv d'Temperatur reduzéiere kann am Verglach zum loftgekillte Induktiounsmotor.
Den Elektromotor ass eng vun de Schlëssel Erfindungen vun der moderner Ingenieurswëssenschaft.Elektresch Motore ginn an alles vun Haushaltsapparater bis Gefierer benotzt, dorënner d'Automobil- a Raumfaartindustrie.An de leschte Joren ass d'Popularitéit vun Induktiounsmotoren (AM) eropgaang wéinst hirem héije Startmoment, gudder Geschwindegkeetskontroll a moderéierter Iwwerlaaschtkapazitéit (Fig. 1).Induktiounsmotoren maachen net nëmmen Är Glühbirnen ze glänzen, si kreéieren déi meescht Gadgeten an Ärem Heem, vun Ärer Zännbürk bis op Är Tesla.Mechanesch Energie am IM gëtt duerch de Kontakt vum Magnéitfeld vum Stator a Rotorwindungen erstallt.Zousätzlech ass IM eng viabel Optioun wéinst der limitéierter Versuergung vu rare Äerdmetaller.Wéi och ëmmer, den Haapt Nodeel vun ADs ass datt hir Liewensdauer an Effizienz ganz empfindlech op Temperatur sinn.Induktiounsmotoren verbrauchen ongeféier 40% vun der Elektrizitéit op der Welt, wat eis soll féieren ze denken datt d'Gestioun vum Stroumverbrauch vun dëse Maschinnen kritesch ass.
D'Arrhenius Equatioun seet datt fir all 10°C Erhéijung vun der Operatiounstemperatur d'Liewensdauer vum ganze Motor halbéiert gëtt.Dofir, fir d'Zouverlässegkeet ze garantéieren an d'Produktivitéit vun der Maschinn ze erhéijen, ass et néideg op d'thermesch Kontroll vum Blutdrock oppassen.An der Vergaangenheet gouf thermesch Analyse vernoléissegt a Motordesigner hunn de Problem nëmmen an der Peripherie berücksichtegt, baséiert op Designerfahrung oder aner Dimensiounsvariablen wéi Wicklungsstroumdicht, etc. Dës Approche féieren zu der Uwendung vu grousse Sécherheetsmargen fir Schlëmmst- Fall Heizung Konditiounen, doraus zu enger Erhéijung vun Maschinn Gréisst an dofir eng Erhéijung vun Käschten.
Et ginn zwou Zorte vun thermesch Analyse: lumped Circuit Analyse an numeresch Methoden.Den Haaptvirdeel vun analytesche Methoden ass d'Fäegkeet fir Berechnungen séier a präzis auszeféieren.Wéi och ëmmer, bedeitend Effort muss gemaach ginn fir Circuiten mat genuch Genauegkeet ze definéieren fir thermesch Weeër ze simuléieren.Op der anerer Säit sinn numeresch Methoden ongeféier opgedeelt a computational Flëssegkeet Dynamik (CFD) a Strukturell thermesch Analyse (STA), déi allebéid endlech Element Analyse (FEA) benotzen.De Virdeel vun der numerescher Analyse ass datt et Iech erlaabt d'Geometrie vum Apparat ze modelléieren.Wéi och ëmmer, Systeminstallatioun a Berechnunge kënnen heiansdo schwéier sinn.Déi wëssenschaftlech Artikelen, déi hei ënnen diskutéiert ginn, sinn ausgewielte Beispiller vun der thermescher an elektromagnetescher Analyse vu verschiddene modernen Induktiounsmotoren.Dës Artikelen hunn d'Auteuren gefrot fir thermesch Phänomener an asynchrone Motoren a Methoden fir hir Ofkillung ze studéieren.
Pil-Wan Han1 war an thermesch an elektromagnetesch Analyse vun MI engagéiert.Déi lumped Circuit Analysemethod gëtt fir thermesch Analyse benotzt, an d'Zäitvariéierend magnetesch endlech Elementmethod gëtt fir elektromagnetesch Analyse benotzt.Fir richteg thermesch Iwwerlaaschtschutz an all industrieller Applikatioun ze bidden, muss d'Temperatur vun der Statorwindung zouverlässeg geschätzt ginn.Ahmed et al.2 proposéiert eng méi héich Uerdnung Hëtzt Reseau Modell baséiert op déif thermesch an thermodynamesch Considératiounen.D'Entwécklung vun thermesche Modelléierungsmethoden fir industriellen thermesche Schutzzwecker profitéiert vun analytesche Léisungen a Berücksichtegung vun thermesche Parameteren.
Nair et al.3 hunn eng kombinéiert Analyse vun engem 39 kW IM an enger 3D numerescher thermescher Analyse benotzt fir d'thermesch Verdeelung an enger elektrescher Maschinn virauszesoen.Ying et al.4 analyséiert Fan-gekillt voll zouene (TEFC) IMs mat 3D Temperatur Estimatioun.Moon et al.5 studéiert d'Wärmestroumeigenschaften vum IM TEFC mat CFD.D'LPTN Motor Transitioun Modell gouf vun Todd et al.6.Experimentell Temperaturdaten gi benotzt zesumme mat berechent Temperaturen ofgeleet vum proposéierte LPTN Modell.Peter et al.7 benotzt CFD fir de Loftfloss ze studéieren, deen d'thermesch Verhalen vun Elektromotoren beaflosst.
Cabral et al8 proposéiert en einfachen IM thermesche Modell an deem d'Maschinntemperatur duerch d'Applikatioun vun der Zylinderhëtzediffusioungleichung kritt gouf.Nategh et al.9 studéiert e selbstventiléierten Traktiounsmotorsystem mat CFD fir d'Genauegkeet vun optimiséierte Komponenten ze testen.Also kënnen numeresch an experimentell Studien benotzt ginn fir d'thermesch Analyse vun Induktiounsmotoren ze simuléieren, kuckt Fig.2.
Yinye et al.10 proposéiert en Design fir d'thermesch Gestioun ze verbesseren andeems d'gemeinsame thermesch Eegeschafte vu Standardmaterialien a gemeinsame Quelle vum Maschinndeelverloscht ausnotzen.Marco et al.11 presentéiert Critèrë fir entworf kille Systemer a Waasser Jacketten fir Maschinn Komponente benotzt CFD an LPTN Modeller.Yaohui et al.12 bidden verschidde Richtlinnen fir eng entspriechend Ofkillungsmethod ze wielen an d'Performance fréi am Designprozess ze evaluéieren.Nell et al.13 proposéiert Modeller fir gekoppelter elektromagnetesch-thermesch Simulatioun fir eng bestëmmte Gamme vu Wäerter, Niveau vun Detail an Rechenzäit Muecht fir eng multiphysik Problem ze benotzen.Jean et al.14 a Kim et al.15 studéiert d'Temperaturverdeelung vun engem loftgekillte Induktiounsmotor mat engem 3D gekoppelte FEM Feld.Berechent Inputdaten mat 3D Eddy aktuell Feldanalyse fir Joule Verloschter ze fannen a benotzt se fir thermesch Analyse.
Michel et al.16 Verglach konventionell Zenrifugalkraaft Ventilatoren mat axial Fans vun verschiddenen Design duerch Simulatioune an Experimenter.Ee vun dësen Designen erreecht kleng awer bedeitend Verbesserungen an der Motoreffizienz wärend déiselwecht Operatiounstemperatur behalen.
Lu et al.17 hunn déi gläichwäerteg magnetesch Circuit-Methode a Kombinatioun mam Boglietti-Modell benotzt fir Eisenverloschter op der Schaft vun engem Induktiounsmotor ze schätzen.D'Auteuren huelen un datt d'Verdeelung vun der magnetescher Fluxdicht an all Querschnitt am Spindelmotor uniform ass.Si verglach hir Method mat de Resultater vun der endlecher Elementanalyse an experimenteller Modeller.Dës Method kann fir ausdrécklech Analyse vum MI benotzt ginn, awer seng Genauegkeet ass limitéiert.
18 stellt verschidde Methoden fir d'Analyse vum elektromagnéitesche Feld vu linearen Induktiounsmotoren vir.Ënnert hinnen, Methoden fir Schätzung vun Kraaftverloschter a reaktive Schinne a Methoden fir d'Temperaturerhéijung vun Zuchlinear Induktiounsmotoren virauszesoen ginn beschriwwen.Dës Methode kënne benotzt ginn fir d'Energiekonversiounseffizienz vu linearen Induktiounsmotoren ze verbesseren.
Zabdur et al.19 ënnersicht d'Performance vu Killjacken mat enger dreidimensionaler numerescher Method.D'Kühljacket benotzt Waasser als Haaptquell vum Killmëttel fir den Dräi-Phase IM, wat wichteg ass fir d'Kraaft an d'maximal Temperaturen déi fir d'Pompel néideg sinn.Rippel et al.20 hunn eng nei Approche fir flësseg Killsystemer patentéiert, déi transversal laminéiert Killmëttel genannt gëtt, an deem de Kältemëttel transversal duerch schmuel Regiounen fléisst, déi duerch Lächer anenee magnetesch Laminéierung geformt ginn.Deriszade et al.21 experimentell ënnersicht d'Ofkillung vun Traktiounsmotoren an der Automobilindustrie mat enger Mëschung aus Ethylenglycol a Waasser.Evaluéiert d'Performance vu verschiddene Mëschunge mat CFD an 3D turbulenter Flëssegkeetsanalyse.Eng Simulatiounsstudie vu Boopathi et al.22 huet gewisen datt d'Temperaturberäich fir Waassergekillte Motoren (17-124°C) wesentlech méi kleng ass wéi fir Loftgekillte Motoren (104-250°C).Déi maximal Temperatur vum Waassergekillte Aluminiummotor gëtt ëm 50,4% reduzéiert, an d'maximal Temperatur vum Waassergekillte Motor PA6GF30 gëtt ëm 48,4% reduzéiert.Bezukov et al.23 evaluéiert den Effekt vun der Skalabildung op d'thermesch Konduktivitéit vun der Motormauer mat engem flëssege Killsystem.Studien hu gewisen datt en 1,5 mm décke Oxidfilm den Wärmetransfer ëm 30% reduzéiert, de Brennstoffverbrauch erhéicht an d'Motorkraaft reduzéiert.
Tanguy et al.24 hunn Experimenter mat verschiddenen Flowraten, Uelegtemperaturen, Rotatiounsgeschwindegkeet an Injektiounsmodi fir Elektromotore mat Schmierueleg als Kältemëttel benotzt.Eng staark Relatioun gouf tëscht Flowrate an allgemeng Ofkilleffizienz etabléiert.Ha et al.25 proposéiert d'Drëpsdüsen als Düsen ze benotzen fir den Uelegfilm gläichméisseg ze verdeelen an d'Motorkühleffizienz ze maximéieren.
Nandi et al.26 analyséiert den Effet vun L-förmlech flaach Hëtzt Päifen op Motor Leeschtung an thermesch Gestioun.D'Hëtzt Päif evaporator Deel ass am Motor casing installéiert oder am Motor Aarsch begruewen, an de condenser Deel ass installéiert a gekillt duerch zirkuléierend Flëssegket oder Loft.Bellett et al.27 studéiert e PCM zolidd-flësseg Killsystem fir en transiente Motorstator.De PCM imprägnéiert d'Wicklungskäpp, senkt d'Hotspottemperatur andeems se latent thermesch Energie späicheren.
Also, Motorleistung an Temperatur gi mat verschiddene Killstrategien evaluéiert, kuckt Fig.3. Dës Killkreesser sinn entwéckelt fir d'Temperatur vu Wicklungen, Placken, Wicklungskäpp, Magnete, Karkass an Ennplacken ze kontrolléieren.
Flësseg Killsystemer si bekannt fir hiren effizienten Wärmetransfer.Wéi och ëmmer, d'Pompel vu Kältemëttel ronderëm de Motor verbraucht vill Energie, wat d'effektiv Kraaft vum Motor reduzéiert.Loftkühlsystemer, op der anerer Säit, sinn eng wäit benotzt Method wéinst hiren niddrege Käschten an einfacher Upgrade.Wéi och ëmmer, et ass nach ëmmer manner effizient wéi flësseg Killsystemer.Eng integréiert Approche ass néideg, déi d'héich Wärmetransferleistung vun engem flëssege gekillte System mat de niddrege Käschte vun engem loftgekillte System kombinéiere kann ouni zousätzlech Energie ze verbrauchen.
Dësen Artikel Lëscht an analyséiert Hëtzt Verloschter an AD.De Mechanismus vun dësem Problem, wéi och d'Heizung an d'Ofkillung vun Induktiounsmotoren, gëtt an der Wärmeverloscht an Induktiounsmotoren Sektioun duerch Cooling Strategien erkläert.Den Hëtztverloscht vum Kär vun engem Induktiounsmotor gëtt an Hëtzt ëmgewandelt.Dofir diskutéiert dësen Artikel de Mechanismus vum Wärmetransfer am Motor duerch Leedung a gezwongener Konvektioun.Thermesch Modelléierung vun IM benotzt Kontinuitéit Equatiounen, Navier-Stokes / Moment Equatioune an Energie Equatioune gemellt.D'Fuerscher hunn analytesch an numeresch thermesch Studien vum IM gemaach fir d'Temperatur vun de Statorwindungen ze schätzen fir den eenzegen Zweck fir den thermesche Regime vum Elektromotor ze kontrolléieren.Dësen Artikel konzentréiert sech op thermesch Analyse vu loftgekillte IMs an thermesch Analyse vun integréierte loftgekillte a Waassergekillte IMs mat CAD-Modelléierung an ANSYS Fluent Simulatioun.An déi thermesch Virdeeler vum integréierte verbesserte Modell vu Loftgekillte a Waassergekillte Systemer ginn déif analyséiert.Wéi uewen ernimmt, sinn d'Dokumenter déi hei opgezielt sinn net e Resumé vum Staat vun der Konscht am Beräich vun thermesche Phänomener a Ofkillung vun Induktiounsmotoren, awer si weisen op vill Probleemer déi geléist musse ginn fir déi zouverléisseg Operatioun vun Induktiounsmotoren ze garantéieren. .
Wärmeverloscht gëtt normalerweis a Kupferverloscht, Eisenverloscht a Reibung / mechanesche Verloscht opgedeelt.
Kupferverloschter sinn d'Resultat vun der Joule-Heizung wéinst der Resistivitéit vum Dirigent a kënnen als 10,28 quantifizéiert ginn:
wou q̇g d'Hëtzt generéiert ass, I a Ve sinn den nominale Stroum a Spannung, respektiv, a Re ass d'Kupferresistenz.
Eisenverloscht, och bekannt als parasitäre Verloscht, ass déi zweet Haaptart vu Verloscht, déi Hysteresis an Eddystroumverloschter am AM verursaacht, haaptsächlech duerch dat Zäitvarierende Magnéitfeld verursaacht.Si gi quantifizéiert vun der erweiderter Steinmetz Equatioun, deenen hir Koeffizienten konstant oder variabel ugesi kënne ginn, jee no Operatiounsbedingungen10,28,29.
wou Khn den Hysteresis-Verloschtfaktor ass, deen aus dem Kärverloschtdiagramm ofgeleet ass, Ken ass den Eddystroumverloschtfaktor, N ass den harmonesche Index, Bn a f sinn d'Peak Flux Dicht respektiv Frequenz vun der net-sinusoidaler Excitatioun.Déi uewe genannte Equatioun ka weider vereinfacht ginn wéi follegt10,29:
Ënnert hinnen sinn K1 a K2 de Kärverloschtfaktor an de Wirbelstroumverloscht (qec), de Hysteresisverloscht (qh), an iwwerschësseg Verloscht (qex).
Wandlast a Reiwungsverloschter sinn déi zwee Haaptursaachen vu mechanesche Verloschter am IM.Wand- a Reibungsverloschter sinn 10,
An der Formel ass n d'Rotatiounsgeschwindegkeet, Kfb ass de Koeffizient vun de Reibungsverloschter, D ass de baussenzegen Duerchmiesser vum Rotor, l ass d'Längt vum Rotor, G ass d'Gewiicht vum Rotor 10.
De primäre Mechanismus fir Wärmetransfer am Motor ass iwwer d'Leedung an d'intern Heizung, wéi bestëmmt vun der Poisson Equatioun30 op dëst Beispill applizéiert:
Wärend der Operatioun, no engem gewëssen Zäitpunkt, wann de Motor e stännegen Zoustand erreecht, kann d'Hëtzt generéiert ginn duerch eng konstant Erwiermung vum Uewerflächewärmeflux.Dofir kann et ugeholl ginn datt d'Leedung am Motor mat der Verëffentlechung vun der interner Hëtzt duerchgefouert gëtt.
Den Wärmetransfer tëscht de Placken an der Ëmgéigend Atmosphär gëtt als forcéiert Konvektioun ugesinn, wann d'Flëssegkeet duerch eng extern Kraaft gezwongen ass an eng bestëmmte Richtung ze bewegen.Konvektioun kann als 30 ausgedréckt ginn:
wou h ass den Wärmetransferkoeffizient (W/m2 K), A ass d'Uewerfläch, an ΔT ass den Temperaturdifferenz tëscht der Wärmetransfer Uewerfläch an dem Kältemëttel senkrecht op d'Uewerfläch.D'Nusselt Nummer (Nu) ass eng Moossnam vum Verhältnis vu konvektiven a konduktiven Wärmetransfer senkrecht op d'Grenz a gëtt gewielt op Basis vun de Charakteristiken vum laminaren an turbulente Stroum.No der empirescher Method ass d'Nusselt Zuel vum turbulente Floss normalerweis mat der Reynolds Nummer an der Prandtl Nummer assoziéiert, ausgedréckt als 30:
wou h de konvektiven Wärmetransferkoeffizient ass (W/m2 K), l ass déi charakteristesch Längt, λ ass d'thermesch Konduktivitéit vun der Flëssegkeet (W/m K), an d'Prandtl Zuel (Pr) ass e Mooss vum Verhältnis vun den Dréimomentdiffusiounskoeffizient zur thermescher Diffusioun (oder Geschwindegkeet a relativer Dicke vun der thermescher Grenzschicht), definéiert als 30:
wou k an cp d'thermesch Konduktivitéit a spezifesch Wärmekapazitéit vun der Flëssegkeet sinn, respektiv.Am Allgemengen, Loft a Waasser sinn am meeschte verbreet Killmëttel fir Elektromotoren.D'flësseg Eegeschafte vu Loft a Waasser bei Ëmfeldtemperatur ginn an der Tabell 1 gewisen.
IM thermesch Modellerung baséiert op de folgende Viraussetzungen: 3D Steady State, turbulenten Flux, Loft ass en ideale Gas, vernoléisseg Stralung, Newtonesch Flëssegkeet, inkompressibel Flëssegkeet, rutschlos Zoustand a konstante Eegeschafte.Dofir ginn déi folgend Equatioune benotzt fir d'Gesetzer vum Conservatioun vu Mass, Dynamik an Energie an der flësseger Regioun z'erfëllen.
Am allgemenge Fall ass d'Masskonservatiounsgleichung gläich wéi den Nettomassefloss an d'Zelle mat Flëssegkeet, bestëmmt duerch d'Formel:
Geméiss dem Newton sengem zweete Gesetz ass den Taux vun der Verännerung vum Dréimoment vun engem flëssege Partikel gläich wéi d'Zomm vun de Kräften, déi drop handelen, an déi allgemeng Dréimomentkonservatiounsgleichung kann a Vektorform geschriwwe ginn wéi:
D'Begrëffer ∇p, ∇∙τij, an ρg an der uewe genannter Equatioun representéieren Drock, Viskositéit a Schwéierkraaft respektiv.Kältemedien (Loft, Waasser, Ueleg, asw.), déi als Killmëttel a Maschinnen benotzt ginn, ginn allgemeng als Newtonian ugesinn.D'Equatiounen, déi hei gewisen ginn, enthalen nëmmen eng linear Relatioun tëscht Schéierstress an engem Geschwindegkeetsgradient (Belaaschtungsquote) senkrecht zu der Schéierrichtung.Bedenkt konstante Viskositéit a konstante Flux, Equatioun (12) kann op 31 geännert ginn:
Geméiss dem éischte Gesetz vun der Thermodynamik ass den Taux vun der Verännerung vun der Energie vun engem flëssege Partikel gläich wéi d'Zomm vun der Nettowärmung, déi vum flëssege Partikel generéiert gëtt an d'Nettokraaft, déi vum flëssege Partikel produzéiert gëtt.Fir e Newtonesche kompriméierbare viskose Floss kann d'Energiekonservatiounsgleichung als 31 ausgedréckt ginn:
wou Cp d'Wärmekapazitéit beim konstanten Drock ass, an de Begrëff ∇ ∙ (k∇T) ass mat der thermescher Konduktivitéit duerch d'Flëssegzellgrenz verbonnen, wou k d'Wärmekonduktivitéit bezeechent.D'Konversioun vu mechanescher Energie an Hëtzt gëtt a punkto \(\varnothing\) ugesinn (dh d'viskos Dissipatiounsfunktioun) a gëtt definéiert wéi:
Wou \(\rho\) d'Dicht vun der Flëssegkeet ass, \(\mu\) d'Viskositéit vun der Flëssegkeet ass, u, v a w sinn de Potenzial vun der Richtung x, y, z vun der Flëssegkeetsgeschwindegkeet, respektiv.Dëse Begrëff beschreift d'Konversioun vu mechanescher Energie an thermesch Energie a kann ignoréiert ginn well et nëmme wichteg ass wann d'Viskositéit vun der Flëssegkeet ganz héich ass an de Geschwindegkeetsgradient vun der Flëssegkeet ganz grouss ass.Am Fall vu stännege Flux, konstante spezifescher Hëtzt an thermescher Konduktivitéit, gëtt d'Energiegleichung wéi follegt geännert:
Dës Basis Equatioune gi fir laminar Flux am Cartesian Koordinate System geléist.Wéi och ëmmer, wéi vill aner technesch Problemer, ass de Fonctionnement vun elektresche Maschinnen virun allem mat turbulenten Flëss assoziéiert.Dofir ginn dës Equatioune geännert fir d'Reynolds Navier-Stokes (RANS) Duerchschnëttsmethod fir Turbulenzmodelléierung ze bilden.
An dëser Aarbecht gouf den ANSYS FLUENT 2021 Programm fir CFD Modelléierung mat de entspriechende Grenzbedéngungen gewielt, sou wéi de Modell ugesinn: en asynchrone Motor mat enger Loftkühlung mat enger Kapazitéit vun 100 kW, den Duerchmiesser vum Rotor 80,80 mm, den Duerchmiesser vum Stator 83,56 mm (intern) an 190 mm (extern), eng Loftspalt vun 1,38 mm, d'Gesamtlängt vun 234 mm, d'Quantitéit , d'Dicke vun de Rippen 3 mm..
De SolidWorks loftgekillte Motormodell gëtt dann an ANSYS Fluent importéiert a simuléiert.Zousätzlech ginn d'Resultater iwwerpréift fir d'Genauegkeet vun der Simulatioun ze garantéieren.Zousätzlech gouf en integréierte Loft- a Waassergekillte IM mat SolidWorks 2017 Software modelléiert a simuléiert mat ANSYS Fluent 2021 Software (Figur 4).
Den Design an d'Dimensioune vun dësem Modell sinn inspiréiert vun der Siemens 1LA9 Aluminiumserie a modelléiert an SolidWorks 2017. De Modell gouf liicht geännert fir d'Bedierfnesser vun der Simulatiounssoftware ze passen.Änneren CAD Modeller andeems Dir onerwënscht Deeler ewechhuelt, Filet, Chamfers, a méi wann Dir mat ANSYS Workbench 2021 modelléiert.
Eng Designinnovatioun ass d'Waasserjacket, d'Längt vun deem aus de Simulatiounsresultater vum éischte Modell bestëmmt gouf.E puer Ännerungen goufen an der Waasserjacket Simulatioun gemaach fir déi bescht Resultater ze kréien wann Dir d'Taille an ANSYS benotzt.Verschidden Deeler vun der IM sinn an Fig.5 a-f.
(A).Rotor Kär an IM Aarsch.(b) IM Stator Kär.(c) IM stator winding.(d) Extern Kader vum MI.(e) IM Waasser jacket.f) Kombinatioun vun Loft a Waasser ofgekillt IM Modeller.
De Schachtmontéierte Fan bitt e konstante Loftfloss vun 10 m / s an eng Temperatur vun 30 ° C op der Uewerfläch vun de Placken.De Wäert vun der Taux gëtt zoufälleg gewielt jee no der Kapazitéit vum Blutdrock analyséiert an dësem Artikel, wat méi grouss ass wéi dat an der Literatur uginn.Déi waarm Zone enthält den Rotor, de Stator, de Statorwindungen an de Rotorkäfegbars.D'Materialien vum Stator a Rotor sinn Stahl, d'Wicklungen an d'Käfegstäben sinn Kupfer, de Frame a Rippen sinn Aluminium.D'Hëtzt, déi an dëse Beräicher generéiert gëtt, ass wéinst elektromagnetesche Phänomener, wéi d'Joule-Heizung, wann en externe Stroum duerch eng Kupferspiral gefouert gëtt, souwéi Ännerungen am Magnéitfeld.D'Hëtzt Verëffentlechungsraten vun de verschiddene Komponenten goufen aus verschiddene Literatur geholl fir en 100 kW IM verfügbar.
Integréiert Loftgekillt a Waassergekillt IMs, zousätzlech zu den uewe Konditiounen, och eng Waasserjacket abegraff, an där d'Wärmetransferfäegkeeten a Pompelkraaftfuerderunge fir verschidde Waasserflussraten (5 l / min, 10 l / min) analyséiert goufen an 15 l/min).Dëse Ventil gouf als Mindestventil gewielt, well d'Resultater net wesentlech geännert hunn fir Flëss ënner 5 L / min.Zousätzlech gouf e Flowrate vun 15 L / min als maximale Wäert gewielt, well d'Pompelkraaft wesentlech eropgaang ass trotz der Tatsaach, datt d'Temperatur weider erofgeet.
Verschidde IM Modeller goufen an ANSYS Fluent importéiert a weider mat ANSYS Design Modeler geännert.Weider gouf e Këschtfërmege Këscht mat Dimensiounen vun 0,3 × 0,3 × 0,5 m ëm d'AD gebaut fir d'Bewegung vun der Loft ëm de Motor ze analyséieren an d'Entféierung vun der Hëtzt an d'Atmosphär ze studéieren.Ähnlech Analysë goufen fir integréiert Loft- a Waasser ofgekillt IMs gesuergt.
Den IM Modell gëtt mat CFD a FEM numeresche Methoden modelléiert.Meshes ginn an CFD gebaut fir en Domain an eng gewëssen Unzuel u Komponenten opzedeelen fir eng Léisung ze fannen.Tetrahedral Meshes mat passenden Elementgréissten gi fir allgemeng komplex Geometrie vu Motorkomponenten benotzt.All Schnëttplazen goufen mat 10 Schichten gefëllt fir genee Uewerflächewärmetransfer Resultater ze kréien.D'Gitter Geometrie vun zwee MI Modeller gëtt an Fig.6 a,b.
D'Energiegleichung erlaabt Iech Wärmetransfer a verschiddene Beräicher vum Motor ze studéieren.De K-epsilon Turbulenzenmodell mat Standardwandfunktiounen gouf gewielt fir Turbulenzen ronderëm d'äusseren Uewerfläch ze modelléieren.De Modell berücksichtegt kinetesch Energie (Ek) an turbulenter Dissipatioun (Epsilon).Kupfer, Aluminium, Stol, Loft a Waasser goufe fir hir Standardeigenschaften ausgewielt fir an hir jeweileg Uwendungen ze benotzen.Wärmevergëftungsraten (kuckt Table 2) ginn als Input uginn, a verschidde Batteriezonbedéngungen ginn op 15, 17, 28, 32. D'Loftgeschwindegkeet iwwer de Motorkëscht gouf op 10 m / s fir béid Motormodeller gesat, an Zousätzlech goufen dräi verschidde Waasserraten fir d'Waasserjacket berücksichtegt (5 l/min, 10 l/min an 15 l/min).Fir méi Genauegkeet goufen d'Reschter fir all Equatioune gläich 1 × 10-6 gesat.Wielt den SIMPLE (Semi-Implicit Method fir Drock Equatiounen) Algorithmus fir d'Navier Prime (NS) Equatiounen ze léisen.Nodeems d'Hybridinitialiséierung fäerdeg ass, leeft de Setup 500 Iteratiounen, wéi an der Figur 7 gewisen.
Post Zäit: Jul-24-2023