טערמאַל פאַרוואַלטונג אַנאַליסיס פון ינדאַקשאַן מאָטאָרס דורך קאַמביינינג אַ לופט-קולד סיסטעם און אַ ינאַגרייטיד וואַסער-קאָאָלינג סיסטעם

דאנק איר פֿאַר באזוכן Nature.com.איר נוצן אַ בלעטערער ווערסיע מיט לימיטעד CSS שטיצן.פֿאַר דער בעסטער דערפאַרונג, מיר רעקאָמענדירן אַז איר נוצן אַ דערהייַנטיקט בלעטערער (אָדער דיסייבאַל קאַמפּאַטאַבילאַטי מאָדע אין Internet Explorer).אין דער דערווייל, צו ענשור אָנגאָינג שטיצן, מיר ווייַזן דעם פּלאַץ אָן סטיילז און דזשאַוואַסקריפּט.
רעכט צו דער אַפּערייטינג קאָס און לאָנדזשעוואַטי פון די מאָטאָר, אַ געהעריק טערמאַל פאַרוואַלטונג סטראַטעגיע איז גאָר וויכטיק.דער אַרטיקל האט דעוועלאָפּעד אַ טערמאַל פאַרוואַלטונג סטראַטעגיע פֿאַר ינדאַקשאַן מאָטאָרס צו צושטעלן בעסער געווער און פֿאַרבעסערן עפעקטיווקייַט.אין דערצו, אַ ברייט רעצענזיע פון ​​די ליטעראַטור אויף מאָטאָר קאָאָלינג מעטהאָדס איז דורכגעקאָכט.ווי דער הויפּט רעזולטאַט, אַ טערמאַל כעזשבן פון אַ הויך-מאַכט לופט-קולד ייסינגקראַנאַס מאָטאָר איז געגעבן, גענומען אין חשבון די געזונט-באקאנט פּראָבלעם פון היץ פאַרשפּרייטונג.אין אַדישאַן, דעם לערנען לייגט אַן ינאַגרייטיד צוגאַנג מיט צוויי אָדער מער קאָאָלינג סטראַטעגיעס צו טרעפן קראַנט באדערפענישן.א נומעריקאַל לערנען פון אַ מאָדעל פון אַ 100 קוו לופט-קולד ייסינגקראַנאַס מאָטאָר און אַ ימפּרוווד טערמאַל פאַרוואַלטונג מאָדעל פון דער זעלביקער מאָטאָר, ווו אַ באַטייטיק פאַרגרעסערן אין מאָטאָר עפעקטיווקייַט איז אַטשיווד דורך אַ קאָמבינאַציע פון ​​לופט קאָאָלינג און אַ ינאַגרייטיד וואַסער קאָאָלינג סיסטעם. דורכגעפירט .אַן ינאַגרייטיד לופט-קולד און וואַסער-קולד סיסטעם איז געלערנט מיט SolidWorks 2017 און ANSYS פלוענט 2021 ווערסיעס.דריי פאַרשידענע וואַסער פלאָוז (5 ל / מין, 10 ל / מין, און 15 ל / מין) זענען אַנאַלייזד קעגן קאַנווענשאַנאַל לופט-קולד ינדאַקשאַן מאָטאָרס און וועראַפייד מיט בנימצא ארויס רעסורסן.די אַנאַליסיס ווייזט אַז פֿאַר פאַרשידענע לויפן ראַטעס (5 ל / מין, 10 ל / מין און 15 ל / מין ריספּעקטיוולי) מיר באקומען קאָראַספּאַנדינג טעמפּעראַטור רעדוקציעס פון 2.94%, 4.79% און 7.69%.דעריבער, די רעזולטאַטן ווייַזן אַז די עמבעדיד ינדאַקשאַן מאָטאָר קענען יפעקטיוולי רעדוצירן די טעמפּעראַטור קאַמפּערד מיט די לופט-קולד ינדאַקשאַן מאָטאָר.
דער עלעקטריש מאָטאָר איז איינער פון די שליסל דערפינדונגען פון מאָדערן ינזשעניעריע וויסנשאַפֿט.עלעקטריק מאָטאָרס זענען געניצט אין אַלץ פון הויזגעזינד אַפּפּליאַנסעס צו וועהיקלעס, אַרייַנגערעכנט די אָטאַמאָוטיוו און עראָוספּייס ינדאַסטריז.אין די לעצטע יאָרן, די פּאָפּולאַריטעט פון ינדאַקשאַן מאָטאָרס (אַמ) איז געוואקסן רעכט צו זייער הויך סטאַרטינג טאָרק, גוט גיכקייַט קאָנטראָל און מעסיק אָווערלאָאַד קאַפּאַציטעט (Fig. 1).ינדאַקשאַן מאָטאָרס ניט בלויז מאַכן דיין ליכט באַלבז שייַנען, זיי מאַכט רובֿ פון די גאַדזשאַץ אין דיין היים, פון דיין ציינבערשטל צו דיין טעסלאַ.מעטשאַניקאַל ענערגיע אין ים איז באשאפן דורך די קאָנטאַקט פון די מאַגנעטיק פעלד פון די סטאַטאָר און ראָוטער ווינדינגס.אין אַדישאַן, IM איז אַ ווייאַבאַל אָפּציע רעכט צו דער לימיטעד צושטעלן פון זעלטן ערד מעטאַלס.אָבער, דער הויפּט כיסאָרן פון אַדס איז אַז זייער לעבן און עפעקטיווקייַט זענען זייער שפּירעוודיק צו טעמפּעראַטור.ינדאַקשאַן מאָטאָרס פאַרנוצן וועגן 40% פון די וועלט 'ס עלעקטרע, וואָס זאָל פירן אונדז צו טראַכטן אַז אָנפירונג די מאַכט קאַנסאַמשאַן פון די מאשינען איז קריטיש.
די Arrhenius יקווייזשאַן זאגט אַז פֿאַר יעדער 10 ° C העכערונג אין אַפּערייטינג טעמפּעראַטור, די לעבן פון די גאנצע מאָטאָר איז כאַווד.דעריבער, צו ענשור די רילייאַבילאַטי און פאַרגרעסערן די פּראָדוקטיוויטי פון די מאַשין, עס איז נייטיק צו באַצאָלן ופמערקזאַמקייט צו די טערמאַל קאָנטראָל פון בלוט דרוק.אין דער פאַרגאַנגענהייט, טערמאַל אַנאַליסיס איז אָפּגעלאָזן און מאָטאָר דיזיינערז האָבן באַטראַכט דעם פּראָבלעם בלויז אין די פּעריפעריע, באזירט אויף פּלאַן דערפאַרונג אָדער אנדערע דימענשאַנאַל וועריאַבאַלז אַזאַ ווי וויינדינג קראַנט געדיכטקייַט, אאז"ו ו. די אַפּראָוטשיז פירן צו די אַפּלאַקיישאַן פון גרויס זיכערקייַט מאַרדזשאַנז פֿאַר ערגסט- פאַל באַהיצונג טנאָים, ריזאַלטינג אין אַ פאַרגרעסערן אין מאַשין גרייס און דעריבער אַ פאַרגרעסערן אין פּרייַז.
עס זענען צוויי טייפּס פון טערמאַל אַנאַליסיס: לומפּעד קרייַז אַנאַליסיס און נומעריקאַל מעטהאָדס.דער הויפּט מייַלע פון ​​​​אַנאַליטיקאַל מעטהאָדס איז די פיייקייט צו דורכפירן חשבונות געשווינד און אַקיעראַטלי.אָבער, היפּש מי מוזן זיין געמאכט צו דעפינירן סערקאַץ מיט גענוג אַקיעראַסי צו סימולירן טערמאַל פּאַטס.אויף די אנדערע האַנט, נומעריקאַל מעטהאָדס זענען בעערעך צעטיילט אין קאַמפּיוטיישאַנאַל פליסיק דינאַמיק (CFD) און סטראַקטשעראַל טערמאַל אַנאַליסיס (STA), וואָס ביידע נוצן ענדלעך עלעמענט אַנאַליסיס (FEA).די מייַלע פון ​​נומעריקאַל אַנאַליסיס איז אַז עס אַלאַוז איר צו מאָדעל די דזשיאַמאַטרי פון די מיטל.אָבער, סיסטעם סעטאַפּ און חשבונות קענען מאל זיין שווער.די וויסנשאפטלעכע אַרטיקלען דיסקאַסט אונטן זענען אויסגעקליבן ביישפילן פון טערמאַל און ילעקטראָומאַגנעטיק אַנאַליסיס פון פאַרשידן מאָדערן ינדאַקשאַן מאָטאָרס.די אַרטיקלען פּראַמפּטיד די מחברים צו לערנען טערמאַל דערשיינונגען אין ייסינגקראַנאַס מאָטאָרס און מעטהאָדס פֿאַר זייער קאָאָלינג.
Pil-Wan Han1 איז געווען פאַרקנאַסט אין טערמאַל און ילעקטראָומאַגנעטיק אַנאַליסיס פון מי.די לומפּעד קרייַז אַנאַליסיס אופֿן איז געניצט פֿאַר טערמאַל אַנאַליסיס, און די מאַגנעטיק ענדלעך עלעמענט מעטאָד איז וועריינג צייט פֿאַר ילעקטראָומאַגנעטיק אַנאַליסיס.אין סדר צו רעכט צושטעלן טערמאַל אָווערלאָאַד שוץ אין קיין ינדאַסטריאַל אַפּלאַקיישאַן, די טעמפּעראַטור פון די סטאַטאָר וויינדינג מוזן זיין רילייאַבלי עסטימאַטעד.Ahmed et al.2 פארגעלייגט אַ העכער סדר היץ נעץ מאָדעל באזירט אויף טיף טערמאַל און טהערמאָדינאַמיק קאַנסידעריישאַנז.די אַנטוויקלונג פון טערמאַל מאָדעלינג מעטהאָדס פֿאַר ינדאַסטריאַל טערמאַל שוץ צוועקן נוץ פון אַנאַליסיס סאַלושאַנז און באַטראַכטונג פון טערמאַל פּאַראַמעטערס.
Nair et al.3 געניצט אַ קאַמביינד אַנאַליסיס פון אַ 39 קוו IM און אַ 3D נומעריקאַל טערמאַל אַנאַליסיס צו פאָרויסזאָגן די טערמאַל פאַרשפּרייטונג אין אַן עלעקטריקאַל מאַשין.Ying et al.4 אַנאַלייזד פאָכער-קולד גאָר ענקלאָוזד (TEFC) IMs מיט 3D טעמפּעראַטור אָפּשאַצונג.מאָאָן עט על.5 געלערנט די היץ לויפן פּראָפּערטיעס פון IM TEFC ניצן CFD.די LPTN מאָטאָר יבערגאַנג מאָדעל איז געגעבן דורך Todd et al.6.עקספּערימענטאַל טעמפּעראַטור דאַטן זענען געניצט צוזאמען מיט קאַלקיאַלייטיד טעמפּעראַטורעס דערייווד פון די פארגעלייגט LPTN מאָדעל.Peter et al.7 געניצט CFD צו לערנען די לופט לויפן וואָס אַפעקץ די טערמאַל נאַטור פון עלעקטריק מאָטאָרס.
Cabral et al8 פארגעלייגט אַ פּשוט ים טערמאַל מאָדעל אין וואָס די מאַשין טעמפּעראַטור איז באקומען דורך אַפּלייינג די צילינדער היץ דיפיוזשאַן יקווייזשאַן.Nategh et al.9 געלערנט אַ זיך-ווענאַלייטיד טראַקשאַן מאָטאָר סיסטעם ניצן CFD צו פּרובירן די אַקיעראַסי פון אָפּטימיזעד קאַמפּאָונאַנץ.אזוי, נומעריקאַל און יקספּערמענאַל שטודיום קענען זיין געוויינט צו סימולירן די טערמאַל אַנאַליסיס פון ינדאַקשאַן מאָטאָרס, זען פיגורע.2.
Yinye et al.10 פארגעלייגט אַ פּלאַן צו פֿאַרבעסערן טערמאַל פאַרוואַלטונג דורך עקספּלויטינג די פּראָסט טערמאַל פּראָפּערטיעס פון נאָרמאַל מאַטעריאַלס און פּראָסט קוואלן פון מאַשין טייל אָנווער.Marco et al.11 דערלאנגט קרייטיריאַ פֿאַר דיזיינינג קאָאָלינג סיסטעמען און וואַסער דזשאַקיץ פֿאַר מאַשין קאַמפּאָונאַנץ ניצן קפד און לפּטן מאָדעלס.Yaohui et al.12 צושטעלן פאַרשידן גיידליינז פֿאַר סאַלעקטינג אַ צונעמען קאָאָלינג אופֿן און עוואַלואַטינג פאָרשטעלונג פרי אין די פּלאַן פּראָצעס.Nell et al.13 פארגעלייגט צו נוצן מאָדעלס פֿאַר קאַפּאַלד ילעקטראָומאַגנעטיק-טערמאַל סימיאַליישאַן פֿאַר אַ געגעבן קייט פון וואַלועס, מדרגה פון דעטאַל און קאַמפּיוטיישאַנאַל מאַכט פֿאַר אַ מולטיפיסיקס פּראָבלעם.Jean et al.14 און Kim et al.15 געלערנט די טעמפּעראַטור פאַרשפּרייטונג פון אַ לופט-קולד ינדאַקשאַן מאָטאָר ניצן אַ 3D קאַפּאַלד FEM פעלד.רעכענען אַרייַנשרייַב דאַטן מיט 3D עדי קראַנט פעלד אַנאַליסיס צו געפֿינען דזשאָולע לאָססעס און נוצן זיי פֿאַר טערמאַל אַנאַליסיס.
Michel et al.16 קאַמפּערד קאַנווענשאַנאַל סענטריפוגאַל קאָאָלינג פאַנס מיט אַקסיאַל פאַנס פון פאַרשידן דיזיינז דורך סימיאַליישאַנז און יקספּעראַמאַנץ.איינער פון די דיזיינז אַטשיווד קליין אָבער באַטייַטיק ימפּרווומאַנץ אין מאָטאָר עפעקטיווקייַט בשעת מיינטיינינג דער זעלביקער אַפּערייטינג טעמפּעראַטור.
Lu et al.17 געניצט די עקוויוואַלענט מאַגנעטיק קרייַז אופֿן אין קאָמבינאַציע מיט די באָגליעטטי מאָדעל צו אָפּשאַצן אייַזן לאָססעס אויף די שטיל פון אַ ינדאַקשאַן מאָטאָר.די מחברים יבערנעמען אַז די פאַרשפּרייטונג פון מאַגנעטיק פלאַקס געדיכטקייַט אין קיין קרייַז אָפּטיילונג אין די שפּינדל מאָטאָר איז מונדיר.זיי קאַמפּערד זייער אופֿן מיט די רעזולטאַטן פון ענדלעך עלעמענט אַנאַליסיס און יקספּערמענאַל מאָדעלס.דער אופֿן קענען ווערן גענוצט פֿאַר עקספּרעסס אַנאַליסיס פון מי, אָבער די אַקיעראַסי איז לימיטעד.
18 גיט פאַרשידן מעטהאָדס פֿאַר אַנאַלייזינג די ילעקטראָומאַגנעטיק פעלד פון לינעאַר ינדאַקשאַן מאָטאָרס.צווישן זיי, מעטהאָדס פֿאַר עסטימאַטינג מאַכט לאָססעס אין ריאַקטיוו ריילז און מעטהאָדס פֿאַר פּרידיקטינג די טעמפּעראַטור העכערונג פון טראַקשאַן לינעאַר ינדאַקשאַן מאָטאָרס זענען דיסקרייבד.די מעטהאָדס קענען זיין געוויינט צו פֿאַרבעסערן די ענערגיע קאַנווערזשאַן עפעקטיווקייַט פון לינעאַר ינדאַקשאַן מאָטאָרס.
זאבדור עט על.19 ינוועסטאַגייטאַד די פאָרשטעלונג פון קאָאָלינג דזשאַקיץ ניצן אַ דריי-דימענשאַנאַל נומעריקאַל אופֿן.די קאָאָלינג רעקל ניצט וואַסער ווי די הויפּט מקור פון קולאַנט פֿאַר די דריי-פאַסע ים, וואָס איז וויכטיק פֿאַר די מאַכט און מאַקסימום טעמפּעראַטורעס פארלאנגט פֿאַר פּאַמפּינג.ריפּעל עט על.20 האָבן פּאַטאַנטאַד אַ נייַע צוגאַנג צו פליסיק קאָאָלינג סיסטעמען גערופן טראַנזווערס לאַמאַנייטאַד קאָאָלינג, אין וואָס די ריפרידזשעראַנט פלאָוז טראַנזווערסלי דורך שמאָל מקומות געשאפן דורך האָלעס אין יעדער אנדערער מאַגנעטיק לאַמינאַטיאָן.דעריסזאַדע עט על.21 יקספּערמענאַלי ינוועסטאַגייטאַד די קאָאָלינג פון טראַקשאַן מאָטאָרס אין די אָטאַמאָוטיוו אינדוסטריע ניצן אַ געמיש פון עטאַלין גלייקאָל און וואַסער.אָפּשאַצן די פאָרשטעלונג פון פאַרשידן מיקסטשערז מיט CFD און 3D טערביאַלאַנט פליסיק אַנאַליסיס.א סימיאַליישאַן לערנען דורך Boopathi et al.22 האט געוויזן אַז די טעמפּעראַטור קייט פֿאַר וואַסער-קולד ענדזשאַנז (17-124 ° C) איז באטייטיק קלענערער ווי פֿאַר לופט-קולד ענדזשאַנז (104-250 ° C).די מאַקסימום טעמפּעראַטור פון די אַלומינום וואַסער-קולד מאָטאָר איז רידוסט מיט 50.4%, און די מאַקסימום טעמפּעראַטור פון די PA6GF30 וואַסער-קולד מאָטאָר איז רידוסט מיט 48.4%.Bezukov et al.23 עוואַלואַטעד די ווירקונג פון וואָג פאָרמירונג אויף די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון די מאָטאָר וואַנט מיט אַ פליסיק קאָאָלינג סיסטעם.שטודיום האָבן געוויזן אַז אַ 1.5 מם דיק אַקסייד פילם ראַדוסאַז היץ אַריבערפירן מיט 30%, ינקריסיז ברענוואַרג קאַנסאַמשאַן און ראַדוסאַז מאָטאָר מאַכט.
Tanguy et al.24 געפירט יקספּעראַמאַנץ מיט פאַרשידן לויפן רייץ, ייל טעמפּעראַטורעס, ראָוטיישאַנאַל ספּידז און ינדזשעקשאַן מאָדעס פֿאַר עלעקטריק מאָטאָרס ניצן לובריקייטינג בוימל ווי אַ קולאַנט.א שטאַרק שייכות איז געגרינדעט צווישן לויפן קורס און קוילעלדיק קאָאָלינג עפעקטיווקייַט.Ha et al.25 סאַגדזשעסטיד ניצן דריפּן נאַזאַלז ווי נאַזאַלז צו יוואַנלי פאַרשפּרייטן די בוימל פילם און מאַקסאַמייז מאָטאָר קאָאָלינג עפעקטיווקייַט.
Nandi et al.26 אַנאַלייזד די ווירקונג פון ל-שייפּט פלאַך היץ פּייפּס אויף מאָטאָר פאָרשטעלונג און טערמאַל פאַרוואַלטונג.די היץ רער יוואַפּערייטער טייל איז אינסטאַלירן אין די מאָטאָר קייסינג אָדער בעריד אין די מאָטאָר שטיל, און די קאַנדענסער טייל איז אינסטאַלירן און קולד דורך סערקיאַלייטינג פליסיק אָדער לופט.בעללעטרע עט על.27 געלערנט אַ פּקם האַרט-פליסיק קאָאָלינג סיסטעם פֿאַר אַ טראַנזשאַנט מאָטאָר סטאַטאָר.די פּקם ימפּרעגנייץ די וויינדינג קעפ, לאָוערינג די הייס אָרט טעמפּעראַטור דורך סטאָרינג לייטאַנט טערמאַל ענערגיע.
אזוי, מאָטאָר פאָרשטעלונג און טעמפּעראַטור זענען עוואַלואַטעד מיט פאַרשידענע קאָאָלינג סטראַטעגיעס, זען פיגורע.3. די קאָאָלינג סערקאַץ זענען דיזיינד צו קאָנטראָלירן די טעמפּעראַטור פון ווינדינגס, פּלאַטעס, וויינדינג קעפ, מאַגנאַץ, קאַרקאַס און סוף פּלאַטעס.
פליסיק קאָאָלינג סיסטעמען זענען באַוווסט פֿאַר זייער עפעקטיוו היץ אַריבערפירן.אָבער, פּאַמפּינג קולאַנט אַרום די מאָטאָר קאַנסומז אַ פּלאַץ פון ענערגיע, וואָס ראַדוסאַז די מאָטאָר ס עפעקטיוו מאַכט רעזולטאַט.לופט קאָאָלינג סיסטעמען, אויף די אנדערע האַנט, זענען אַ וויידלי געניצט אופֿן רעכט צו זייער נידעריק פּרייַז און יז פון אַפּגרייד.אָבער, עס איז נאָך ווייניקער עפעקטיוו ווי פליסיק קאָאָלינג סיסטעמען.אַ ינאַגרייטיד צוגאַנג איז דארף וואָס קענען פאַרבינדן די הויך היץ אַריבערפירן פאָרשטעלונג פון אַ פליסיק-קולד סיסטעם מיט די נידעריק פּרייַז פון אַ לופט-קולד סיסטעם אָן קאַנסומינג נאָך ענערגיע.
דער אַרטיקל ליסטעד און אַנאַליזעס היץ לאָססעס אין אַד.די מעקאַניזאַם פון דעם פּראָבלעם, ווי געזונט ווי די באַהיצונג און קאָאָלינג פון ינדאַקשאַן מאָטאָרס, איז דערקלערט אין די היץ לאָס אין ינדאַקשאַן מאָטאָרס אָפּטיילונג דורך קאָאָלינג סטראַטעגיעס.די היץ אָנווער פון די האַרץ פון אַ ינדאַקשאַן מאָטאָר איז קאָנווערטעד אין היץ.דעריבער, דער אַרטיקל דיסקאַסט די מעקאַניזאַם פון היץ אַריבערפירן ין די מאָטאָר דורך קאַנדאַקשאַן און געצווונגען קאַנוועקשאַן.טערמאַל מאָדעלינג פון ים ניצן קאַנטיניויישאַן יקווייזשאַנז, נאַוויער-סטאָקעס / מאָמענטום יקווייזשאַנז און ענערגיע יקווייזשאַנז איז געמאלדן.די ריסערטשערז דורכגעקאָכט אַנאַליסיס און נומעריקאַל טערמאַל שטודיום פון ים צו אָפּשאַצן די טעמפּעראַטור פון די סטאַטאָר ווינדינגז פֿאַר די בלויז ציל פון קאַנטראָולינג די טערמאַל רעזשים פון די עלעקטריק מאָטאָר.דער אַרטיקל פאָוקיסיז אויף טערמאַל אַנאַליסיס פון לופט-קולד IMs און טערמאַל אַנאַליסיס פון ינאַגרייטיד לופט-קולד און וואַסער-קולד IM מיט CAD מאָדעלינג און ANSYS פלואַנט סימיאַליישאַן.און די טערמאַל אַדוואַנטידזשיז פון די ינאַגרייטיד ימפּרוווד מאָדעל פון לופט-קולד און וואַסער-קולד סיסטעמען זענען דיפּלי אַנאַלייזד.ווי דערמאנט אויבן, די דאקומענטן ליסטעד דאָ זענען נישט אַ קיצער פון די שטאַט פון די קונסט אין די פעלד פון טערמאַל דערשיינונגען און קאָאָלינג פון ינדאַקשאַן מאָטאָרס, אָבער זיי אָנווייַזן פילע פּראָבלעמס וואָס דאַרפֿן צו זיין סאַלווד צו ענשור די פאַרלאָזלעך אָפּעראַציע פון ​​ינדאַקשאַן מאָטאָרס. .
היץ אָנווער איז יוזשאַוואַלי צעטיילט אין קופּער אָנווער, אייַזן אָנווער און רייַבונג / מעטשאַניקאַל אָנווער.
קופּער לאָססעס זענען דער רעזולטאַט פון דזשאָולע באַהיצונג רעכט צו דער רעסיסטיוויטי פון די אָנפירער און קענען זיין קוואַנטאַפייד ווי 10.28:
ווו q̇g איז די היץ דזשענערייטאַד, I און Ve זענען די נאָמינאַל קראַנט און וואָולטידזש ריספּעקטיוולי, און Re איז די קופּער קעגנשטעל.
אייַזן אָנווער, אויך באקאנט ווי פּעראַסיטיק אָנווער, איז דער צווייט הויפּט טיפּ פון אָנווער וואָס ז היסטערעסיס און עדי קראַנט לאָססעס אין AM, דער הויפּט געפֿירט דורך די צייט-וועריינג מאַגנעטיק פעלד.זיי זענען קוואַנטאַפייד דורך די עקסטענדעד Steinmetz יקווייזשאַן, וועמענס קאָואַפישאַנץ קענען זיין געהאלטן קעסיידערדיק אָדער וועריאַבאַל דיפּענדינג אויף אַפּערייטינג באדינגונגען10,28,29.
ווו Khn איז דער היסטערעסיס אָנווער פאַקטאָר דערייווד פון די האַרץ אָנווער דיאַגראַמע, Ken איז די עדי קראַנט אָנווער פאַקטאָר, N איז די האַרמאָניק אינדעקס, Bn און F זענען די שפּיץ פלאַקס געדיכטקייַט און אָפטקייַט פון די ניט-סינוסוידאַל עקסייטיישאַן, ריספּעקטיוולי.די אויבן יקווייזשאַן קענען זיין סימפּלאַפייד ווי גייט 10,29:
צווישן זיי, K1 און K2 זענען ריספּעקטיוולי די האַרץ אָנווער פאַקטאָר און עדי קראַנט אָנווער (קעק), היסטערעסיס אָנווער (קה) און וידעפדיק אָנווער (קעקס).
ווינט מאַסע און רייַבונג לאָססעס זענען די צוויי הויפּט סיבות פון מעטשאַניקאַל לאָססעס אין IM.ווינט און רייַבונג לאָססעס זענען 10,
אין די פאָרמולע, n איז די ראָוטיישאַנאַל גיכקייַט, Kfb איז דער קאָואַפישאַנט פון רייַבונג לאָססעס, D איז די ויסווייניקסט דיאַמעטער פון די ראָוטער, l איז די לענג פון די ראָוטער, G איז די וואָג פון די ראָוטער 10.
די ערשטיק מעקאַניזאַם פֿאַר היץ אַריבערפירן אין די מאָטאָר איז דורך קאַנדאַקשאַן און ינערלעך באַהיצונג, ווי באשלאסן דורך די פּאָיססאָן יקווייזשאַן 30 געווענדט צו דעם בייַשפּיל:
בעשאַס אָפּעראַציע, נאָך אַ זיכער פונט אין צייט ווען דער מאָטאָר ריטשאַז אַ פעסט שטאַט, די היץ דזשענערייטאַד קענען זיין אַפּראַקסאַמייטיד דורך אַ קעסיידערדיק באַהיצונג פון די ייבערפלאַך היץ פלאַקס.דעריבער, עס קענען זיין אנגענומען אַז די קאַנדאַקשאַן ין דער מאָטאָר איז געפירט אויס מיט די מעלדונג פון ינערלעך היץ.
די היץ אַריבערפירן צווישן די פינס און די אַרומיק אַטמאָספער איז געהאלטן געצווונגען קאַנוועקשאַן, ווען די פליסיק איז געצווונגען צו רירן אין אַ זיכער ריכטונג דורך אַ פונדרויסנדיק קראַפט.קאַנוועקשאַן קענען זיין אויסגעדריקט ווי 30:
ווו h איז די היץ אַריבערפירן קאָואַפישאַנט (וו/מ2 ק), א איז די ייבערפלאַך געגנט, און ΔT איז די טעמפּעראַטור חילוק צווישן די היץ אַריבערפירן ייבערפלאַך און די ריפרידזשעראַנט פּערפּענדיקולאַר צו די ייבערפלאַך.די Nusselt נומער (Nu) איז אַ מאָס פון די פאַרהעלטעניש פון קאַנוועקטיוו און קאַנדאַקטיוו היץ אַריבערפירן פּערפּענדיקולאַר צו די גרענעץ און איז אויסדערוויילט באזירט אויף די קעראַקטעריסטיקס פון לאַמינאַר און טערביאַלאַנט לויפן.לויט די עמפּיריקאַל אופֿן, די Nusselt נומער פון טערביאַלאַנט לויפן איז יוזשאַוואַלי פארבונדן מיט די Reynolds נומער און די Prandtl נומער, אויסגעדריקט ווי 30:
ווו h איז די קאַנוועקטיוו היץ אַריבערפירן קאָואַפישאַנט (W/m2 K), l איז די קוואַליטעט לענג, λ איז די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי פון די פליסיק (W/m K), און די Prandtl נומער (Pr) איז אַ מאָס פון די פאַרהעלטעניש פון דער מאָמענטום דיפיוזשאַן קאָואַפישאַנט צו די טערמאַל דיפיוזיוואַטי (אָדער גיכקייַט און קאָרעוו גרעב פון די טערמאַל גרענעץ שיכטע), דיפיינד ווי 30:
ווו ק און קפּ זענען די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי און ספּעציפיש היץ קאַפּאַציטעט פון די פליסיק, ריספּעקטיוולי.אין אַלגעמיין, לופט און וואַסער זענען די מערסט פּראָסט קולאַנץ פֿאַר עלעקטריק מאָטאָרס.די פליסיק פּראָפּערטיעס פון לופט און וואַסער אין אַמביאַנט טעמפּעראַטור זענען געוויזן אין טאַבלע 1.
IM טערמאַל מאָדעלינג איז באזירט אויף די פאלגענדע אַסאַמפּשאַנז: 3 ד פעסט שטאַט, טערביאַלאַנט לויפן, לופט איז אַן אידעאל גאַז, נעגלאַדזשאַבאַל ראַדיאַציע, נעווטאָניאַן פליסיק, ינקאַמפּרעסאַבאַל פליסיק, ניט-צעטל צושטאַנד און קעסיידערדיק פּראָפּערטיעס.דעריבער, די פאלגענדע יקווייזשאַנז זענען געניצט צו מקיים די געזעצן פון קאַנסערוויישאַן פון מאַסע, מאָמענטום און ענערגיע אין די פליסיק געגנט.
אין אַלגעמיין פאַל, די מאַסע קאַנסערוויישאַן יקווייזשאַן איז גלייַך צו די נעץ מאַסע לויפן אין דער צעל מיט פליסיק, באשלאסן דורך די פאָרמולע:
לויט ניוטאָן'ס צווייטע געזעץ, איז דער ראטע פון ​​טוישן פון דעם מאמענטום פון א פליסיקייט פּאַרטיקעל גלייך צו דער סומע פון ​​די קראפטן וואס אקטירן אויף אים, און די אלגעמיינע מאמענטום קאנסערוואציע גלייכונג קען מען שרייבן אין וועקטאָר פארעם ווי:
די טערמינען ∇p, ∇∙τij, און ρg אין די אויבן יקווייזשאַן רעפּראַזענץ דרוק, וויסקאָסיטי, און ערלעכקייט, ריספּעקטיוולי.קאָאָלינג מידיאַ (לופט, וואַסער, ייל, אאז"ו ו) געניצט ווי קולאַנץ אין מאשינען זענען בכלל באטראכט צו זיין נוטאָניאַן.די יקווייזשאַנז געוויזן דאָ בלויז אַרייַננעמען אַ לינעאַר שייכות צווישן שערן דרוק און אַ גיכקייַט גראַדיענט (שפּאַנונג קורס) פּערפּענדיקולאַר צו די שערן ריכטונג.קאָנסידערינג קעסיידערדיק וויסקאָסיטי און פעסט לויפן, יקווייזשאַן (12) קענען זיין פארענדערט צו 31:
לויט דער ערשטער געזעץ פון טהערמאָדינאַמיק, די קורס פון ענדערונג אין די ענערגיע פון ​​אַ פליסיק פּאַרטאַקאַל איז גלייַך צו די סאַכאַקל פון די נעץ היץ דזשענערייטאַד דורך די פליסיק פּאַרטאַקאַל און די נעץ מאַכט געשאפן דורך די פליסיק פּאַרטאַקאַל.פֿאַר אַ נעווטאָניאַן קאַמפּרעסאַבאַל וויסקאַס לויפן, די ענערגיע קאַנסערוויישאַן יקווייזשאַן קענען זיין אויסגעדריקט ווי 31:
ווו Cp איז די היץ קאַפּאַציטעט ביי קעסיידערדיק דרוק, און דער טערמין ∇ ∙ (ק∇T) איז שייך צו די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי דורך די פליסיק צעל גרענעץ, ווו ק דינאָוץ די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי.די קאַנווערזשאַן פון מעטשאַניקאַל ענערגיע אין היץ איז באַטראַכט אין טערמינען פון \(\וואַרנאָטהינג\) (ד"ה, די וויסקאַס דיסיפּיישאַן פֿונקציע) און איז דיפיינד ווי:
ווו \(\rho\) איז די געדיכטקייַט פון די פליסיק, \(\mu\) איז די וויסקאָסיטי פון די פליסיק, u, v און w זענען די פּאָטענציעל פון די ריכטונג x, y, z פון די פליסיק גיכקייַט, ריספּעקטיוולי.דער טערמין באשרייבט די קאַנווערזשאַן פון מעטשאַניקאַל ענערגיע אין טערמאַל ענערגיע און קענען זיין איגנאָרירט ווייַל עס איז בלויז וויכטיק ווען די וויסקאָסיטי פון די פליסיק איז זייער הויך און די גיכקייַט גראַדיענט פון די פליסיק איז זייער גרויס.אין די פאַל פון פעסט לויפן, קעסיידערדיק ספּעציפיש היץ און טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי, די ענערגיע יקווייזשאַן איז מאַדאַפייד ווי גייט:
די גרונט יקווייזשאַנז זענען סאַלווד פֿאַר לאַמינאַר לויפן אין די קאַרטעסיאַן קאָואָרדאַנאַט סיסטעם.אָבער, ווי פילע אנדערע טעכניש פּראָבלעמס, די אָפּעראַציע פון ​​עלעקטריקאַל מאשינען איז בפֿרט פארבונדן מיט טערביאַלאַנט פלאָוז.דעריבער, די יקווייזשאַנז זענען מאַדאַפייד צו פאָרעם די Reynolds Navier-Stokes (RANS) אַוורידזשינג אופֿן פֿאַר טערביאַלאַנס מאָדעלינג.
אין דעם אַרבעט, די ANSYS FLUENT 2021 פּראָגראַם פֿאַר CFD מאָדעלינג מיט די קאָראַספּאַנדינג גרענעץ טנאָים איז געווען אויסדערוויילט, אַזאַ ווי דער מאָדעל באטראכט: אַ ייסינגקראַנאַס מאָטאָר מיט אַ לופט קאָאָלינג מיט אַ קאַפּאַציטעט פון 100 קוו, די דיאַמעטער פון די ראָוטער 80.80 מם, דיאַמעטער. פון די סטאַטאָר 83.56 מם (ינערלעך) און 190 מם (פונדרויסנדיק), אַ לופט ריס פון 1.38 מם, די גאַנץ לענג פון 234 מם, די סומע , די גרעב פון די ריבס 3 מם..
די סאָלידוואָרקס לופט-קולד מאָטאָר מאָדעל איז דעמאָלט ימפּאָרטיד אין ANSYS פלוענט און סימיאַלייטיד.אין אַדישאַן, די באקומען רעזולטאַטן זענען אָפּגעשטעלט צו ענשור די אַקיעראַסי פון די סימיאַליישאַן דורכגעקאָכט.אין אַדישאַן, אַן ינאַגרייטיד לופט- און וואַסער-קולד ים איז געווען מאָדעלעד מיט SolidWorks 2017 ווייכווארג און סימיאַלייטיד מיט ANSYS Fluent 2021 ווייכווארג (פיגורע 4).
די פּלאַן און דימענשאַנז פון דעם מאָדעל זענען ינספּייערד דורך די Siemens 1LA9 אַלומינום סעריע און מאָדעלעד אין SolidWorks 2017. דער מאָדעל איז אַ ביסל מאַדאַפייד צו פּאַסן די באדערפענישן פון די סימיאַליישאַן ווייכווארג.מאָדיפיצירן CAD מאָדעלס דורך רימוווינג אַנוואָנטיד פּאַרץ, רימוווינג פיליץ, טשאַמפערס און מער ווען מאָדעלינג מיט ANSYS Workbench 2021.
א פּלאַן כידעש איז די וואַסער רעקל, די לענג פון וואָס איז באשלאסן פון די סימיאַליישאַן רעזולטאַטן פון דער ערשטער מאָדעל.עטלעכע ענדערונגען זענען געמאכט אין די וואַסער רעקל סימיאַליישאַן צו באַקומען די בעסטער רעזולטאַטן ווען איר נוצן די טאַליע אין ANSYS.פאַרשידן פּאַרץ פון די IM זענען געוויזן אין Fig.5a–f.
(א).ראָוטער האַרץ און ים שטיל.(ב) ים סטאַטאָר האַרץ.(C) ים סטאַטאָר וויינדינג.(ד) פונדרויסנדיק ראַם פון די מי.(e) ים וואַסער רעקל.f) קאָמבינאַציע פון ​​לופט און וואַסער קולד ים מאָדעלס.
דער שטיל-מאָונטעד פאָכער גיט אַ קעסיידערדיק לופט לויפן פון 10 עם / s און אַ טעמפּעראַטור פון 30 °C אויף די ייבערפלאַך פון די פינס.די ווערט פון די קורס איז ראַנדאַמלי אויסדערוויילט דיפּענדינג אויף די קאַפּאַציטעט פון די בלוט דרוק אַנאַלייזד אין דעם אַרטיקל, וואָס איז גרעסער ווי אַז אין דער ליטעראַטור.די הייס זאָנע כולל די ראָוטער, סטאַטאָר, סטאַטאָר ווינדינגס און ראָוטער שטייַג באַרס.די מאַטעריאַלס פון די סטאַטאָר און ראָוטער זענען שטאָל, די ווינדינגז און שטייַג ראַדז זענען קופּער, די ראַם און ריבס זענען אַלומינום.די היץ דזשענערייטאַד אין די געביטן איז רעכט צו עלעקטראָמאַגנעטיק דערשיינונגען, אַזאַ ווי דזשאָול באַהיצונג ווען אַ פונדרויסנדיק שטראם איז דורכגעגאנגען דורך אַ קופּער שפּול, ווי אויך ענדערונגען אין די מאַגנעטיק פעלד.די היץ מעלדונג ראַטעס פון די פאַרשידן קאַמפּאָונאַנץ זענען גענומען פון פאַרשידן ליטעראַטור בנימצא פֿאַר אַ 100 קוו ים.
ינאַגרייטיד לופט-קולד און וואַסער-קולד IMs, אין אַדישאַן צו די אויבן טנאָים, אויך אַרייַנגערעכנט אַ וואַסער רעקל, אין וואָס די היץ אַריבערפירן קייפּאַבילאַטיז און פּאָמפּע מאַכט רעקווירעמענץ זענען אַנאַלייזד פֿאַר פאַרשידן וואַסער לויפן ראַטעס (5 ל / מין, 10 ל / מין. און 15 ל / מין).דעם וואַלוו איז אויסדערוויילט ווי די מינימום וואַלוו, ווייַל די רעזולטאַטן האָבן נישט באטייטיק געביטן פֿאַר פלאָוז אונטער 5 ל / מין.אין דערצו, אַ לויפן קורס פון 15 ל / מין איז אויסדערוויילט ווי די מאַקסימום ווערט, זינט די פּאַמפּינג מאַכט געוואקסן באטייטיק טראָץ דער פאַקט אַז די טעמפּעראַטור פארבליבן צו פאַלן.
פאַרשידן IM מאָדעלס זענען ימפּאָרטיד אין ANSYS פלוענט און נאָך עדיטיד מיט ANSYS פּלאַן מאָדעלער.ווייַטער, אַ קעסטל-שייפּט קייסינג מיט דימענשאַנז פון 0.3 × 0.3 × 0.5 עם איז געבויט אַרום די אַד צו אַנאַלייז די באַוועגונג פון לופט אַרום די מאָטאָר און לערנען די באַזייַטיקונג פון היץ אין דער אַטמאָספער.ענלעכע אַנאַליזעס זענען דורכגעקאָכט פֿאַר ינאַגרייטיד לופט- און וואַסער-קולד ימ.
די IM מאָדעל איז מאָדעלעד מיט CFD און FEM נומעריקאַל מעטהאָדס.מעשעס זענען געבויט אין CFD צו טיילן אַ פעלד אין אַ זיכער נומער פון קאַמפּאָונאַנץ צו געפֿינען אַ לייזונג.טעטראַהעדראַל מעשעס מיט צונעמען עלעמענט סיזעס זענען געניצט פֿאַר אַלגעמיין קאָמפּלעקס דזשיאַמאַטרי פון מאָטאָר קאַמפּאָונאַנץ.אַלע ינטערפייסיז זענען אָנגעפילט מיט 10 לייַערס צו באַקומען פּינטלעך ייבערפלאַך היץ אַריבערפירן רעזולטאַטן.די גריד דזשיאַמאַטרי פון צוויי מי מאָדעלס איז געוויזן אין Fig.6אַ, ב.
די ענערגיע יקווייזשאַן אַלאַוז איר צו לערנען היץ אַריבערפירן אין פאַרשידן געביטן פון די מאָטאָר.די K-epsilon טערביאַלאַנס מאָדעל מיט נאָרמאַל וואַנט פאַנגקשאַנז איז אויסדערוויילט צו מאָדעל טערביאַלאַנס אַרום די ויסווייניקסט ייבערפלאַך.דער מאָדעל נעמט אין חשבון קינעטיק ענערגיע (עק) און טערביאַלאַנט דיסיפּיישאַן (עפּילאָן).קופּער, אַלומינום, שטאָל, לופט און וואַסער זענען אויסגעקליבן פֿאַר זייער נאָרמאַל פּראָפּערטיעס פֿאַר נוצן אין זייער ריספּעקטיוו אַפּלאַקיישאַנז.היץ דיסיפּיישאַן ראַטעס (זען טאַבלע 2) זענען געגעבן ווי ינפּוץ, און פאַרשידענע באַטאַרייע זאָנע טנאָים זענען באַשטימט צו 15, 17, 28, 32. די לופט גיכקייַט איבער די מאָטאָר פאַל איז געווען באַשטימט צו 10 עם / s פֿאַר ביידע מאָטאָר מאָדעלס, און אין דערצו, דריי פאַרשידענע וואַסער ראַטעס זענען גענומען אין חשבון פֿאַר די וואַסער רעקל (5 ל / מין, 10 ל / מין און 15 ל / מין).פֿאַר גרעסערע אַקיעראַסי, די ריזידזשואַל פֿאַר אַלע יקווייזשאַנז זענען געשטעלט גלייַך צו 1 × 10-6.סעלעקטירן דעם פּשוט (האַלב ימפּליסאַט מעטאַד פֿאַר דרוק יקווייזשאַנז) אַלגערידאַם צו סאָלווע די נאַוויער פּריים (נס) יקווייזשאַנז.נאָך כייבריד יניטיאַליזאַטיאָן איז גאַנץ, די סעטאַפּ וועט לויפן 500 יטעריישאַנז, ווי געוויזן אין פיגורע 7.