Analiza termiczna kadłuba silnika elektrycznego do napędu autobusu lub samochodu ciężarowego

This article presents the thermal analysis of the electrical motor body for the electrical drive system of the bus or truck with a capacity of approx. 150kW. The aim of the study was to compare the efficiency of the cooling system for the several construction variants of the motor body. The numerical analyses were performer for the following construction variants of the motor body with liquid cooling system: the motor body with single spiral cooling channel, the motor body with 7 parallel ring-shaped cooling channels, the motor body with 12 parallel ring-shaped cooling channels. Additionally, in the numerical analyses were taken into account the construction variants with stator windings filled in the epoxy resin, that improves the heat transfer from windings to the motor body cooling system. The numerical model consisted of: a motor body with cooling system, a motor body outer shell, a stator with a windings, a closing cover (bearing housing) and depending on the construction variant - an epoxy resin. In the numerical model the power losses in stator winding and stator stack were taken into account. Furthermore, the thermal resistances on the contact surfaces between a windings, a stator stack, an epoxy resin and a motor body were taken into account in the numerical models. The obtained results allowed to evaluate the cooling system efficiency of the analyzed construction variants of electrical motor body in the steady state.

W artykule przedstawiono analizę termiczną kadłuba silnika elektrycznego do napędu autobusu lub samochodu ciężarowego o mocy ok. 150 kW. Celem pracy było porównanie wydajności układu chłodzenia dla kilku wariantów konstrukcyjnych kadłuba silnika elektrycznego. Analizie numerycznej poddano modele kadłuba z układem chłodzenia cieczą dla następujących wariantów konstrukcyjnych: z pojedynczym kanałemspiralnym, z 7 równoległymi kanałami pierścieniowymi, z 12 równoległymi kanałami pierścieniowymi. W analizowanych modelach numerycznych uwzględniono również warianty z czołami uzwojenia stojana zalanymi żywicą epoksydową poprawiającą odprowadzanie ciepła z czół. Model numeryczny składał się z: kadłuba z układem chłodzenia, płaszcza zewnętrznego, stojana z uzwojeniem, tarczy łożyskowej oraz w zależności od wariantu - zalewy z żywicy epoksydowej. W modelu numerycznym uwzględniono straty mocy generowane w uzwojeniu oraz pakiecie blach stojana oraz opory cieplne na powierzchniach kontaktu uzwojenia z pakietem blach stojana i żywicą, a także na powierzchniach kontaktu pakietu blach stojana i żywicy z powierzchnią wewnętrzną kadłuba. Otrzymane wyniki pozwoliły na ocenę wydajności chłodzenia poszczególnych wariantów konstrukcyjnych kadłuba silnika elektrycznego w stanie ustalonym.