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電動モーター冷却
Aug 22, 2017

この例では、電動機の冷却が研究されている。    モータは、回転部品と固定部品で構成されています。    それは、それが搭載されているエンジンからの熱伝達と、シャフトベアリングの摩擦加熱のために加熱される。    冷却は、ハウジングに取り付けられたコイルによって達成され、回転部品と固定部品との間のエアギャップによって

結果は、この特定のモーターおよびモーターマウントの設計に追加の冷却が必要であることを示唆しています。

 

分散型発電の課題は、一般に、電気モータに結合された内燃(IC)エンジンからなる発電機セットによって達成される。 電気モーターを冷却することは困難な作業です。 コイルから放出される熱に加えて、モータは取り付けられたICエンジンから追加の熱流束を受け取ります。 ロータと固定部品(ステータとハウジング)との間に閉じ込められたエアギャップは一般に非常に小さく、冷却プロセスに大きく寄与しない。

この場合、モータハウジング内のコイルに冷却水を循環させて熱を放熱します。   この例では、このような状況の1つをシミュレートし、電動モーターのさまざまなコンポーネントの熱負荷の分布を予測します。 計算結果は、モーター冷却プロセスの詳細な洞察を提供し、モーターを効果的に冷却するための代替戦略の設計を導くために使用することができます。

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FLUENTを使用して、モータの30度周期セクタが解析されます。    計算領域(図1)は、エンジンシャフト、ローター、ステータ、マグネット、モーターハウジング、およびモーターをエンジンにボルト締めするために使用されるシャフトおよびハウジングアダプターで構成されています。 図示されていない固定子は、回転子及びハウジングの内側にあり、磁石の下の領域からモータハウジングの外側部分の内側の領域まで延びている。 それは、   文字 "I"。    ステータを除いて、すべてのソリッドモーターコンポーネントは、エネルギー方程式が解かれる導電性の壁(ソリッドゾーン)としてシミュレートされます。

ロータは、エアギャップ(青色)によってモータハウジングおよびステータから分離されている。 これは、ロータと共に回転する一対の磁石(赤色)を含む。 モータは、ハウジングおよびシャフトアダプタを使用してエンジンにボルト締めされています。 緑色で示された断面を有する接続を行うために使用されるボルトは、エンジンからモータへの相当量の熱を伝達する。 アダプターとエンジンマウントの間のガスケットは、この熱伝達を最小限に抑えるために使用されます。

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対流熱伝達境界条件がハウジングの外面に適用される。 エンジンハウジングに取り付けられた冷却コイルもまた、この境界条件を用いてモデル化される。 温度はアダプターの表面で指定されます。 ガスケットで覆われたアダプタ面の面は、薄壁の熱抵抗境界条件を使用してモデル化されています。 この特別な境界条件により、薄い層   外部境界(エンジン)と流体または導管壁領域(アダプタ)との間の導電性材料(ガスケット)をドメインの内側に配置する。    円形のボルト接続面は、一定の温度境界条件で記述されています。    ステータ表面は、半径方向の温度が変化する外部境界として扱われる。

2は、シャフトとモータハウジングの温度の輪郭を示しています。    温度等高線はエンジンからのこれらの成分への熱の流入を示す。 図3に、回転子の温度の輪郭を示します。より高い温度は、回転子の右下隅(およびより小さい範囲では、左下角)に見ることができます。 これは主に軸アダプタからの加熱によるものであり、部分的にはシャフトベアリングの部位での摩擦加熱を表すために含まれる熱源によるものである。 磁石上の温度等高線を図4に示します。これらの図は、エンジンに最も近い領域 (右下)は、他の場所と比較して冷却が不十分です。

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要約すると、ICエンジンに搭載された電気モータのCFD解析は、水コイルがモータセクションの一部のみを冷却するのに有効であることを示している。

エンジンから離れています。 エンジンに最も近いモータ構成要素(磁石、回転子、およびハウジング)の領域は、アダプタを通る直接的な熱流入および軸受内の摩擦加熱のために一貫してより高い温度を示した。 計算結果は、エンジン側の磁石への損傷を避けるために、ハウジングアダプターに追加の冷却または熱保護が必要であることを示した。 さらに、エンジン側チューブを通るより高い冷却剤の流れは、モータのエンジン側のより良い冷却をもたらす。