Haza > Hírek > Tartalom
Elektromos motorhűtés
Aug 22, 2017

Ebben a példában egy elektromos motor hűtését vizsgáljuk.    A motor forgó és álló részekből áll.    A felmelegedés miatt a motor hőtranszferje és a tengelycsapágyak súrlódása miatt felmelegszik.    A hűtést a házba szerelt tekercsek és kisebb mértékben a forgó és az álló komponensek közötti légrés

Az eredmények azt sugallják, hogy ehhez a motorhoz és a motortípushoz további hűtésre van szükség.

 

Az elosztott energiatermelés feladata általában egy villanymotorral összekapcsolt belső égésű (IC) motorból álló generátor készlet. Az elektromos motorok hűtése kihívást jelent. A tekercseken felszabaduló hő mellett a motorok további hőáramot kapnak a csatlakoztatott IC motorból. A rotor és az állórészek (állórész és ház) közötti szorítónyílás általában nagyon kicsi, és nem járul hozzá jelentősen a hűtési folyamathoz.

Ha ez a helyzet, a hűtővíz a motorházban lévő tekercseken keresztül áramlik ki a hőt.   Ez a példa egy ilyen helyzetet szimulál, és megjósolja az elektromos motor különböző alkatrészeinek hőterhelését. A számítási eredmények részletesen betekintést nyújtanak a motor hűtési folyamatába, és felhasználhatók a motor hatékony hűtésére szolgáló alternatív stratégiák tervezéséhez.

2010072311532334925.jpg

A FLUENT használatával elemezzük a motor 30 fokos periodikus szektorát.    A számítási tartomány (1. ábra) a motortengelyt, a rotorot, az állórészeket, a mágneseket, a motorházat és a tengely- és házadaptereket tartalmazza, amelyek a motort a motorhoz csavarozzák. Az ábrán nem feltüntetett állórész a forgórészen és a házon belül helyezkedik el, amely a mágnesek alatti tartományból a motor házának külső részén belül elhelyezkedő tartományba esik. Ennek keresztmetszete a   "I" betű.    Az állórész kivételével valamennyi szilárd motor komponens vezető falaként (szilárd zónák) szimulálódik, amelyek során az energiaegyenletet megoldják.

A rotorot a motorháznak és az állórésznek egy légrés (kék) választja el. Tartalmaz egy pár mágnest (piros), amely a rotorral forog. A motor a házhoz és a tengelykapcsolókhoz a motorhoz csavarozva van. A csatlakozások elkészítéséhez használt csavarok, amelyek zölden láthatóak, jelentős mennyiségű hőt szállítanak a motorról a motorra. Az adapterek és a motorcsatlakozók közötti tömítések a hőátadás minimalizálására szolgálnak.

2010072311540031867.jpg

A ház külső felületén konvekciós hőátadási határfeltételeket alkalmaznak. A motorházban elhelyezett hűtőtekercseket ez a határfeltétel is modellezi. A hőmérsékleteket az adapter felületén határozzák meg. A tömítésekkel fedett illesztőfelületek felületét vékonyréteg-hőellenállási határállapot alapján modellezzük. Ez a különleges határfeltétel egy vékony réteget tesz lehetővé   (a tömítés) a külső határ (a motor) és a folyadék vagy vezető falzónák (az adapterek) között a tartomány belsejében.    A kör alakú csavarcsatlakozó felületeket állandó hőmérséklet-határfeltételek jellemzik.    Az állórészfelületeket külső határokként kezelik, változó hőmérsékletűek a sugárirányban.

A 2. ábra a tengelyen és a motorházon lévő hőmérsékletek körvonalát mutatja.    A hőmérsékleti kontúrok ábrázolják ezeknek az alkatrészeknek a hõáramlását a motorból. A rotoron lévő hőmérséklet-tartományokat a 3. ábrán mutatjuk be. Magasabb hőmérséklet látható a rotor jobb alsó sarkában (és kisebb mértékben a bal alsó sarkában). Ez főként a tengelycsatlakozóból történő hevítésnek köszönhető, részben pedig a tengelycsapágyak helyén történő súrlódási fűtést jelentő hőforrásnak köszönhetően. A mágnesek hőmérsékleti kontúroit a 4. ábrán mutatjuk be. Ezek azt mutatják, hogy a motorhoz legközelebb eső területek (jobb alsó) nem megfelelő hűtést kapnak, mint máshol.

2010072311550168396.jpg2010072311551357133.jpg

Összefoglalva, egy IC motorra szerelt villanymotor CFD-elemzése azt mutatta, hogy a víztekercsek csak a motorkerékpár egy részének hűtésére alkalmasak -

távolabb van a motortól. A motorhoz legközelebb eső motorok (mágnesek, rotorok és házak) régiói folyamatosan magasabb hőmérsékleteket mutattak a közvetlen hőcserélődésnek köszönhetően az adapteren és a súrlódáson keresztül a csapágyakon. A számítási eredmények azt mutatták, hogy a házadapterekben további hűtésre vagy hővédelemre lesz szükség, hogy elkerülhető legyen a motor oldalán lévő mágnesek károsodása. Ezenkívül a motoroldali csövön keresztül a magasabb hűtőfolyadék áramlása jobb hűtést eredményezne a motor motoroldalán.