වායු සිසිලන පද්ධතියක් සහ ඒකාබද්ධ ජල සිසිලන පද්ධතියක් ඒකාබද්ධ කිරීමෙන් ප්‍රේරක මෝටරවල තාප කළමනාකරණ විශ්ලේෂණය

Nature.com වෙත පිවිසීම ගැන ඔබට ස්තුතියි.ඔබ සීමිත CSS සහය ඇති බ්‍රවුසර අනුවාදයක් භාවිතා කරයි.හොඳම අත්දැකීම සඳහා, ඔබ යාවත්කාලීන කළ බ්‍රවුසරයක් භාවිතා කරන ලෙස අපි නිර්දේශ කරමු (නැතහොත් Internet Explorer හි අනුකූලතා මාදිලිය අක්‍රිය කරන්න).මේ අතරතුර, අඛණ්ඩ සහාය සහතික කිරීම සඳහා, අපි මෝස්තර සහ JavaScript නොමැතිව වෙබ් අඩවිය පෙන්වමු.
එන්ජිමේ මෙහෙයුම් පිරිවැය සහ කල්පැවැත්ම හේතුවෙන් නිසි එන්ජින් තාප කළමනාකරණ උපාය මාර්ගයක් අතිශයින්ම වැදගත් වේ.මෙම ලිපිය මඟින් ප්‍රේරක මෝටර සඳහා වඩා හොඳ කල්පැවැත්මක් සහ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා තාප කළමනාකරණ උපාය මාර්ගයක් සකස් කර ඇත.මීට අමතරව, එන්ජින් සිසිලන ක්රම පිළිබඳ සාහිත්යය පිළිබඳ පුළුල් සමාලෝචනයක් සිදු කරන ලදී.ප්රධාන ප්රතිඵලය ලෙස, තාපය බෙදාහැරීමේ සුප්රසිද්ධ ගැටළුව සැලකිල්ලට ගනිමින්, අධි බලැති වායු සිසිලන අසමමුහුර්ත මෝටරයක තාප ගණනය කිරීමක් ලබා දෙනු ලැබේ.මීට අමතරව, මෙම අධ්‍යයනය වත්මන් අවශ්‍යතා සපුරාලීම සඳහා සිසිලන උපාය මාර්ග දෙකක් හෝ වැඩි ගණනක් සමඟ ඒකාබද්ධ ප්‍රවේශයක් යෝජනා කරයි.වායු සිසිලනය සහ ඒකාබද්ධ ජල සිසිලන පද්ධතියක එකතුවක් හරහා මෝටර් කාර්යක්ෂමතාවයේ සැලකිය යුතු වැඩි වීමක් ලබා ගන්නා 100 kW වායු සිසිලන අසමමුහුර්ත මෝටරයක ආකෘතියක් සහ එම මෝටරයේ වැඩිදියුණු කළ තාප කළමනාකරණ ආකෘතියක් පිළිබඳ සංඛ්‍යාත්මක අධ්‍යයනයක් සිදු කර ඇත. කරගෙන ගියා.SolidWorks 2017 සහ ANSYS Fluent 2021 අනුවාද භාවිතයෙන් ඒකාබද්ධ වායු සිසිලන සහ ජල සිසිලන පද්ධතියක් අධ්‍යයනය කරන ලදී.සාම්ප්‍රදායික වායු සිසිලන ප්‍රේරක මෝටරවලට එරෙහිව විවිධ ජල ප්‍රවාහ තුනක් (5 L/min, 10 L/min, සහ 15 L/min) විශ්ලේෂණය කර පවතින ප්‍රකාශිත සම්පත් භාවිතයෙන් සත්‍යාපනය කරන ලදී.විශ්ලේෂණය පෙන්නුම් කරන්නේ විවිධ ප්‍රවාහ අනුපාත සඳහා (පිළිවෙලින් 5 L/min, 10 L/min සහ 15 L/min) අපි 2.94%, 4.79% සහ 7.69% අනුරූප උෂ්ණත්ව අඩු කිරීම් ලබා ගත් බවයි.එබැවින් වායු සිසිලන ප්‍රේරක මෝටරය හා සසඳන විට කාවැද්දූ ප්‍රේරක මෝටරයට උෂ්ණත්වය ඵලදායී ලෙස අඩු කළ හැකි බව ප්‍රතිඵල පෙන්වා දෙයි.
විදුලි මෝටරය නවීන ඉංජිනේරු විද්‍යාවේ ප්‍රධාන සොයාගැනීම් වලින් එකකි.මෝටර් රථ සහ අභ්‍යවකාශ කර්මාන්ත ඇතුළු ගෘහ උපකරණවල සිට වාහන දක්වා සෑම දෙයකම විදුලි මෝටර භාවිතා වේ.මෑත වසරවලදී, ප්‍රේරක මෝටරවල (AM) ජනප්‍රියතාවය ඉහළ ආරම්භක ව්‍යවර්ථය, හොඳ වේග පාලනය සහ මධ්‍යස්ථ අධි බර ධාරිතාව හේතුවෙන් වැඩි වී ඇත (රූපය 1).Induction motors ඔබේ විදුලි බුබුළු දිලිසෙනවා පමණක් නොව, ඔබේ දත් බුරුසුවේ සිට ඔබේ Tesla දක්වා ඔබේ නිවසේ ඇති බොහෝ උපකරණ බලගන්වයි.IM හි යාන්ත්රික ශක්තිය ස්ටෝරර් සහ රොටර් වංගු වල චුම්බක ක්ෂේත්රයේ ස්පර්ශය මගින් නිර්මාණය වේ.මීට අමතරව, දුර්ලභ පෘථිවි ලෝහවල සීමිත සැපයුම හේතුවෙන් IM ශක්‍ය විකල්පයකි.කෙසේ වෙතත්, ADs හි ප්රධාන අවාසිය නම් ඔවුන්ගේ ආයු කාලය සහ කාර්යක්ෂමතාව උෂ්ණත්වයට ඉතා සංවේදී වීමයි.Induction motors ලෝකයේ විදුලියෙන් 40% ක් පමණ පරිභෝජනය කරන අතර, මෙම යන්ත්‍රවල බලශක්ති පරිභෝජනය කළමනාකරණය කිරීම ඉතා වැදගත් යැයි සිතීමට අපව යොමු කළ යුතුය.
Arrhenius සමීකරණයේ සඳහන් වන්නේ මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වයේ සෑම 10 ° C ඉහළ යාමක් සඳහාම, සම්පූර්ණ එන්ජිමේ ආයු කාලය අඩකින් අඩු වන බවයි.එබැවින්, යන්ත්රයේ විශ්වසනීයත්වය සහ ඵලදායිතාවය වැඩි කිරීම සඳහා, රුධිර පීඩනයේ තාප පාලනය කෙරෙහි අවධානය යොමු කිරීම අවශ්ය වේ.අතීතයේ දී, තාප විශ්ලේෂණය නොසලකා හැර ඇති අතර මෝටර් නිර්මාණකරුවන් ගැටලුව පරිධියේ පමණක් සලකා ඇත, සැලසුම් අත්දැකීම් හෝ එතීෙම් ධාරා ඝනත්වය වැනි වෙනත් මාන විචල්‍යයන් මත පදනම්ව, මෙම ප්‍රවේශයන් නරකම සඳහා විශාල ආරක්ෂිත ආන්තික යෙදීමට හේතු වේ. නඩුව උණුසුම් කිරීමේ තත්ත්වයන්, යන්ත්රයේ ප්රමාණය වැඩි වීම හා එම නිසා පිරිවැය වැඩි වීම.
තාප විශ්ලේෂණ වර්ග දෙකක් තිබේ: ගැටිති පරිපථ විශ්ලේෂණය සහ සංඛ්යාත්මක ක්රම.විශ්ලේෂණාත්මක ක්රමවල ප්රධාන වාසිය වන්නේ ගණනය කිරීම් ඉක්මනින් හා නිවැරදිව සිදු කිරීමට ඇති හැකියාවයි.කෙසේ වෙතත්, තාප මාර්ග අනුකරණය කිරීම සඳහා ප්රමාණවත් නිරවද්යතාවකින් පරිපථ නිර්වචනය කිරීමට සැලකිය යුතු උත්සාහයක් දැරිය යුතුය.අනෙක් අතට, සංඛ්‍යාත්මක ක්‍රම දළ වශයෙන් පරිමිත මූලද්‍රව්‍ය විශ්ලේෂණය (FEA) භාවිතා කරන පරිගණක තරල ගතික (CFD) සහ ව්‍යුහාත්මක තාප විශ්ලේෂණය (STA) ලෙස බෙදා ඇත.සංඛ්යාත්මක විශ්ලේෂණයේ වාසිය එය ඔබට උපාංගයේ ජ්යාමිතිය ආදර්ශයට ගැනීමට ඉඩ සලසයි.කෙසේ වෙතත්, පද්ධති සැකසීම සහ ගණනය කිරීම් සමහර විට අපහසු විය හැකිය.පහත සාකච්ඡා කර ඇති විද්‍යාත්මක ලිපි විවිධ නවීන ප්‍රේරක මෝටරවල තාප හා විද්‍යුත් චුම්භක විශ්ලේෂණය සඳහා තෝරාගත් උදාහරණ වේ.මෙම ලිපි මගින් කතුවරුන් අසමමුහුර්ත මෝටරවල තාප සංසිද්ධි සහ ඒවායේ සිසිලනය සඳහා ක්‍රම අධ්‍යයනය කිරීමට පොළඹවන ලදී.
Pil-Wan Han1 MI හි තාප හා විද්‍යුත් චුම්භක විශ්ලේෂණයේ නිරත විය.තාප විශ්ලේෂණය සඳහා lumped පරිපථ විශ්ලේෂණ ක්‍රමය භාවිතා කරන අතර විද්‍යුත් චුම්භක විශ්ලේෂණය සඳහා කාලය වෙනස් වන චුම්බක පරිමිත මූලද්‍රව්‍ය ක්‍රමය භාවිතා කරයි.ඕනෑම කාර්මික යෙදුමක තාප අධි බර ආරක්ෂාව නිසියාකාරව සැපයීම සඳහා, ස්ටෝරර් එතීෙම් උෂ්ණත්වය විශ්වසනීයව ඇස්තමේන්තු කළ යුතුය.Ahmed et al.2 ගැඹුරු තාප සහ තාප ගතික සලකා බැලීම් මත පදනම්ව ඉහළ අනුපිළිවෙල තාප ජාල ආකෘතියක් යෝජනා කරන ලදී.කාර්මික තාප ආරක්ෂණ අරමුණු සඳහා තාප ආකෘති නිර්මාණ ක්රම සංවර්ධනය කිරීම විශ්ලේෂණාත්මක විසඳුම් සහ තාප පරාමිතීන් සලකා බැලීමෙන් ප්රතිලාභ ලබයි.
Nair et al.3 විදුලි යන්ත්‍රයක තාප ව්‍යාප්තිය පුරෝකථනය කිරීම සඳහා 39 kW IM සහ 3D සංඛ්‍යාත්මක තාප විශ්ලේෂණයක ඒකාබද්ධ විශ්ලේෂණයක් භාවිතා කළේය.Ying et al.4 විසින් ත්‍රිමාණ උෂ්ණත්ව ඇස්තමේන්තුව සමඟින් විදුලි පංකා සිසිලනය වූ සම්පුර්ණ සංවෘත (TEFC) IMs විශ්ලේෂණය කරන ලදී.මූන් සහ අල්.5 CFD භාවිතයෙන් IM TEFC හි තාප ප්රවාහ ගුණාංග අධ්යයනය කරන ලදී.LPTN මෝටර් සංක්‍රාන්ති ආකෘතිය ලබා දුන්නේ Todd et al.6.යෝජිත LPTN ආකෘතියෙන් ලබාගත් ගණනය කළ උෂ්ණත්වයන් සමඟ පර්යේෂණාත්මක උෂ්ණත්ව දත්ත භාවිතා කෙරේ.Peter et al.7 විදුලි මෝටරවල තාප හැසිරීම් වලට බලපාන වායු ප්රවාහය අධ්යයනය කිරීම සඳහා CFD භාවිතා කළේය.
Cabral et al8 විසින් සිලින්ඩර තාප විසරණ සමීකරණය යෙදීමෙන් යන්ත්‍රයේ උෂ්ණත්වය ලබා ගන්නා සරල IM තාප ආකෘතියක් යෝජනා කරන ලදී.Nategh et al.9 ප්‍රශස්ත සංරචකවල නිරවද්‍යතාවය පරීක්ෂා කිරීම සඳහා CFD භාවිතයෙන් ස්වයං-වාතාශ්‍රය සහිත ට්‍රැක්ෂන් මෝටර් පද්ධතියක් අධ්‍යයනය කළේය.මේ අනුව, ප්‍රේරක මෝටරවල තාප විශ්ලේෂණය අනුකරණය කිරීම සඳහා සංඛ්‍යාත්මක සහ පර්යේෂණාත්මක අධ්‍යයනයන් භාවිතා කළ හැකිය, fig බලන්න.2.
Yinye et al.10 විසින් සම්මත ද්‍රව්‍යවල පොදු තාප ගුණාංග සහ යන්ත්‍ර කොටස් අහිමි වීමේ පොදු ප්‍රභවයන් උපයෝගී කර ගනිමින් තාප කළමනාකරණය වැඩිදියුණු කිරීමේ සැලසුමක් යෝජනා කරන ලදී.Marco et al.11 විසින් CFD සහ LPTN මාදිලි භාවිතා කරමින් යන්ත්‍ර සංරචක සඳහා සිසිලන පද්ධති සහ ජල ජැකට් සැලසුම් කිරීම සඳහා නිර්ණායක ඉදිරිපත් කරන ලදී.Yaohui et al.12 සුදුසු සිසිලන ක්‍රමයක් තෝරා ගැනීම සහ සැලසුම් ක්‍රියාවලියේ මුල් කාර්ය සාධනය ඇගයීම සඳහා විවිධ මාර්ගෝපදේශ සපයයි.Nell et al.13 බහු භෞතික ගැටලුවක් සඳහා දී ඇති අගයන්, විස්තර මට්ටම සහ ගණනය කිරීමේ බලය සඳහා යුගල විද්‍යුත් චුම්භක-තාප සමාකරණය සඳහා ආකෘති භාවිතා කිරීමට යෝජනා කරන ලදී.ජීන් et al.14 සහ Kim et al.15 ත්‍රිමාණ සම්බන්ධක FEM ක්ෂේත්‍රයක් භාවිතයෙන් වායු සිසිලන ප්‍රේරක මෝටරයක උෂ්ණත්ව ව්‍යාප්තිය අධ්‍යයනය කළහ.ජූල් පාඩු සොයා ගැනීමට සහ තාප විශ්ලේෂණය සඳහා ඒවා භාවිතා කිරීමට ත්‍රිමාණ එඩී ධාරා ක්ෂේත්‍ර විශ්ලේෂණය භාවිතයෙන් ආදාන දත්ත ගණනය කරන්න.
Michel et al.16 විසින් සාම්ප්‍රදායික කේන්ද්‍රාපසාරී සිසිලන පංකා විවිධ මෝස්තරවල අක්ෂීය පංකා සමඟ සමාකරණ සහ අත්හදා බැලීම් හරහා සංසන්දනය කරන ලදී.මෙම සැලසුම් වලින් එකක් එකම මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වය පවත්වා ගනිමින් එන්ජින් කාර්යක්ෂමතාවයේ කුඩා නමුත් සැලකිය යුතු දියුණුවක් ලබා ඇත.
Lu et al.17 ප්‍රේරක මෝටරයක පතුවළ යකඩ අලාභ තක්සේරු කිරීමට Boglietti ආකෘතිය සමඟ ඒකාබද්ධව සමාන චුම්බක පරිපථ ක්‍රමය භාවිතා කළේය.ස්පින්ඩල් මෝටරය තුළ ඕනෑම හරස්කඩක චුම්බක ප්‍රවාහ ඝනත්වය බෙදා හැරීම ඒකාකාරී බව කතුවරුන් උපකල්පනය කරති.ඔවුන් ඔවුන්ගේ ක්‍රමය පරිමිත මූලද්‍රව්‍ය විශ්ලේෂණයේ සහ පර්යේෂණාත්මක ආකෘතිවල ප්‍රතිඵල සමඟ සංසන්දනය කළහ.MI හි ප්‍රකාශිත විශ්ලේෂණය සඳහා මෙම ක්‍රමය භාවිතා කළ හැකි නමුත් එහි නිරවද්‍යතාවය සීමිතය.
18 රේඛීය ප්‍රේරක මෝටරවල විද්‍යුත් චුම්භක ක්ෂේත්‍රය විශ්ලේෂණය කිරීම සඳහා විවිධ ක්‍රම ඉදිරිපත් කරයි.ඒවා අතර, ප්‍රතික්‍රියාශීලී රේල් පීලිවල බල පාඩු ඇස්තමේන්තු කිරීමේ ක්‍රම සහ කම්පන රේඛීය ප්‍රේරක මෝටරවල උෂ්ණත්වය ඉහළ යාම පුරෝකථනය කිරීමේ ක්‍රම විස්තර කෙරේ.රේඛීය ප්‍රේරක මෝටරවල බලශක්ති පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා මෙම ක්‍රම භාවිතා කළ හැකිය.
Zabdur et al.19 ත්‍රිමාන සංඛ්‍යාත්මක ක්‍රමයක් භාවිතා කරමින් සිසිලන ජැකට් වල ක්‍රියාකාරිත්වය විමර්ශනය කරන ලදී.සිසිලන ජැකට් ත්‍රි-අදියර IM සඳහා සිසිලනකාරකයේ ප්‍රධාන ප්‍රභවය ලෙස ජලය භාවිතා කරයි, එය පොම්ප කිරීම සඳහා අවශ්‍ය බලය සහ උපරිම උෂ්ණත්වය සඳහා වැදගත් වේ.රිපල් සහ අල්.20 විසින් තීර්‍ය ලැමිෙන්ටඩ් සිසිලනය ලෙස හැඳින්වෙන ද්‍රව සිසිලන පද්ධති සඳහා නව ප්‍රවේශයක් සඳහා පේටන්ට් බලපත්‍රය ලබාගෙන ඇති අතර, එහිදී සිසිලනකාරකය චුම්බක ලැමිනේෂන් වල සිදුරු මගින් සෑදෙන පටු ප්‍රදේශ හරහා හරස් අතට ගලා යයි.Deriszade et al.21 එතිලීන් ග්ලයිකෝල් සහ ජලය මිශ්‍රණයක් භාවිතා කරමින් මෝටර් රථ කර්මාන්තයේ කම්පන මෝටර සිසිලනය කිරීම පර්යේෂණාත්මකව විමර්ශනය කරන ලදී.CFD සහ 3D කැළඹිලි තරල විශ්ලේෂණය සමඟ විවිධ මිශ්‍රණවල ක්‍රියාකාරිත්වය ඇගයීම.Boopathi et al.22 විසින් කරන ලද සමාකරණ අධ්‍යයනයකින් පෙන්නුම් කළේ ජල සිසිලන එන්ජින් (17-124 ° C) සඳහා වන උෂ්ණත්ව පරාසය වායු සිසිලන එන්ජින් සඳහා (104-250 ° C) වඩා සැලකිය යුතු තරම් කුඩා බවයි.ඇලුමිනියම් ජල සිසිලන මෝටරයේ උපරිම උෂ්ණත්වය 50.4% කින් අඩු වන අතර PA6GF30 ජල සිසිලන මෝටරයේ උපරිම උෂ්ණත්වය 48.4% කින් අඩු වේ.Bezukov et al.23 ද්රව සිසිලන පද්ධතියක් සහිත එන්ජින් බිත්තියේ තාප සන්නායකතාවය මත පරිමාණ සෑදීමේ බලපෑම ඇගයීමට ලක් කරන ලදී.අධ්යයනවලින් පෙන්නුම් කර ඇත්තේ 1.5 mm ඝන ඔක්සයිඩ් චිත්රපටයක් 30% කින් තාප හුවමාරුව අඩු කරයි, ඉන්ධන පරිභෝජනය වැඩි කිරීම සහ එන්ජින් බලය අඩු කරයි.
Tanguy et al.24 සිසිලනකාරකයක් ලෙස ලිහිසි තෙල් භාවිතා කරන විදුලි මෝටර සඳහා විවිධ ප්‍රවාහ අනුපාත, තෙල් උෂ්ණත්වය, භ්‍රමණ වේගය සහ එන්නත් ක්‍රම සමඟ අත්හදා බැලීම් සිදු කරන ලදී.ප්රවාහ අනුපාතය සහ සමස්ත සිසිලන කාර්යක්ෂමතාව අතර ශක්තිමත් සම්බන්ධතාවයක් ස්ථාපිත කර ඇත.Ha et al.25 තෙල් පටලය ඒකාකාරව බෙදා හැරීමට සහ එන්ජින් සිසිලන කාර්යක්ෂමතාව උපරිම කිරීමට තුණ්ඩ ලෙස බිංදු තුණ්ඩ භාවිතා කිරීමට යෝජනා කළේය.
Nandi et al.26 එන්ජින් ක්‍රියාකාරිත්වය සහ තාප කළමනාකරණය මත L-හැඩැති පැතලි තාප පයිප්පවල බලපෑම විශ්ලේෂණය කළේය.තාප පයිප්ප වාෂ්පීකරණ කොටස මෝටර් ආවරණයේ ස්ථාපනය කර හෝ මෝටර් පතුවළේ තැන්පත් කර ඇති අතර, කන්ඩෙන්සර් කොටස සවි කර දියර හෝ වාතය සංසරණය වීමෙන් සිසිල් කරනු ලැබේ.Bellettre et al.27 තාවකාලික මෝටර් ස්ටේටරයක් ​​සඳහා PCM ඝන-ද්‍රව සිසිලන පද්ධතියක් අධ්‍යයනය කළේය.PCM මගින් ගුප්ත තාප ශක්තිය ගබඩා කිරීම මගින් උණුසුම් ස්ථාන උෂ්ණත්වය පහත හෙලන අතර, එතීෙම් හිස් කාවද්දයි.
මේ අනුව, මෝටර් කාර්ය සාධනය සහ උෂ්ණත්වය විවිධ සිසිලන උපාය මාර්ග භාවිතයෙන් ඇගයීමට ලක් කෙරේ, fig බලන්න.3. මෙම සිසිලන පරිපථ නිර්මාණය කර ඇත්තේ එතීෙම්, තහඩු, එතීෙම් හිස්, චුම්බක, මළකුණු සහ අවසන් තහඩු වල උෂ්ණත්වය පාලනය කිරීම සඳහා ය.
ද්රව සිසිලන පද්ධති ඔවුන්ගේ කාර්යක්ෂම තාප හුවමාරුව සඳහා ප්රසිද්ධය.කෙසේ වෙතත්, එන්ජිම වටා සිසිලනකාරකය පොම්ප කිරීම සඳහා විශාල ශක්තියක් වැය වන අතර, එන්ජිමේ ඵලදායී බලශක්ති ප්රතිදානය අඩු කරයි.අනෙක් අතට, වායු සිසිලන පද්ධති, ඒවායේ අඩු පිරිවැය සහ වැඩිදියුණු කිරීමේ පහසුව හේතුවෙන් බහුලව භාවිතා වන ක්රමයකි.කෙසේ වෙතත්, එය තවමත් ද්රව සිසිලන පද්ධතිවලට වඩා අඩු කාර්යක්ෂම වේ.අතිරේක බලශක්ති පරිභෝජනයකින් තොරව වායු සිසිලන පද්ධතියක අඩු පිරිවැය සමඟ ද්රව සිසිලන පද්ධතියක ඉහළ තාප හුවමාරු කාර්ය සාධනය ඒකාබද්ධ කළ හැකි ඒකාබද්ධ ප්රවේශයක් අවශ්ය වේ.
මෙම ලිපිය AD හි තාප අලාභ ලැයිස්තුගත කර විශ්ලේෂණය කරයි.මෙම ගැටලුවේ යාන්ත්‍රණය මෙන්ම ප්‍රේරක මෝටර රත් කිරීම සහ සිසිලනය කිරීම, Induction Motors හි තාප අලාභය සිසිලන උපාය මාර්ග හරහා විස්තර කෙරේ.ප්‍රේරක මෝටරයක හරයේ තාප අලාභය තාපය බවට පරිවර්තනය වේ.එමනිසා, මෙම ලිපියෙන් සාකච්ඡා කරනු ලබන්නේ සන්නායකතාවය සහ බලහත්කාර සංවහනය මගින් එන්ජිම තුළ තාප හුවමාරු කිරීමේ යාන්ත්රණයයි.අඛණ්ඩතා සමීකරණ, Navier-Stokes/momentum සමීකරණ සහ ශක්ති සමීකරණ භාවිතා කරමින් IM හි තාප ආකෘති නිර්මාණය වාර්තා වේ.විද්‍යුත් මෝටරයේ තාප තන්ත්‍රය පාලනය කිරීමේ එකම අරමුණ සඳහා පර්යේෂකයන් විසින් ස්ටටෝටර් වංගු වල උෂ්ණත්වය තක්සේරු කිරීම සඳහා IM හි විශ්ලේෂණාත්මක හා සංඛ්‍යාත්මක තාප අධ්‍යයන සිදු කරන ලදී.මෙම ලිපිය CAD ආකෘතිකරණය සහ ANSYS Fluent simulation භාවිතා කරමින් වායු සිසිලන IM වල තාප විශ්ලේෂණය සහ ඒකාබද්ධ වායු සිසිලන සහ ජල සිසිලන IM වල තාප විශ්ලේෂණය කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි.වායු සිසිලන සහ ජල සිසිලන පද්ධතිවල ඒකාබද්ධ වැඩිදියුණු කළ ආකෘතියේ තාප වාසි ගැඹුරින් විශ්ලේෂණය කෙරේ.ඉහත සඳහන් කළ පරිදි, මෙහි ලැයිස්තුගත කර ඇති ලේඛන තාප සංසිද්ධි සහ ප්‍රේරක මෝටරවල සිසිලනය යන ක්ෂේත්‍රයේ නවීනත්වය පිළිබඳ සාරාංශයක් නොවේ, නමුත් ඒවා ප්‍රේරක මෝටරවල විශ්වාසදායක ක්‍රියාකාරිත්වය සහතික කිරීම සඳහා විසඳිය යුතු බොහෝ ගැටලු පෙන්නුම් කරයි. .
තාප අලාභය සාමාන්‍යයෙන් තඹ නැතිවීම, යකඩ නැතිවීම සහ ඝර්ෂණය/යාන්ත්‍රික අලාභය ලෙස බෙදා ඇත.
තඹ පාඩු සන්නායකයේ ප්‍රතිරෝධය හේතුවෙන් ජූල් රත් කිරීමේ ප්‍රතිඵලයක් වන අතර එය 10.28 ලෙස ප්‍රමාණ කළ හැක:
මෙහි q̇g යනු ජනනය වන තාපය, I සහ Ve යනු නාමික ධාරාව සහ වෝල්ටීයතාවය, පිළිවෙලින්, සහ Re යනු තඹ ප්‍රතිරෝධයයි.
යකඩ අලාභය, පරපෝෂිත අලාභය ලෙසද හැඳින්වේ, ප්‍රධාන වශයෙන් කාලයෙන් වෙනස් වන චුම්බක ක්ෂේත්‍රය නිසා ඇතිවන හිස්ටරේසිස් සහ AM හි සුළි ධාරා පාඩු ඇති කරන දෙවන ප්‍රධාන අලාභය වේ.ඒවා විස්තීරණ Steinmetz සමීකරණය මගින් ප්‍රමාණනය කරනු ලබන අතර, එහි සංගුණක මෙහෙයුම් කොන්දේසි10,28,29 මත පදනම්ව නියත හෝ විචල්‍ය ලෙස සැලකිය හැකිය.
මෙහි Khn යනු මූලික අලාභ රූප සටහනෙන් ව්‍යුත්පන්න වූ හිස්ටෙරෙසිස් අලාභ සාධකය වේ, Ken යනු සුළි ධාරා පාඩු සාධකය, N යනු හරාත්මක දර්ශකය, Bn සහ f යනු පිළිවෙලින් sinusoidal නොවන උද්දීපනයේ උපරිම ප්‍රවාහ ඝනත්වය සහ සංඛ්‍යාතය වේ.ඉහත සමීකරණය තවදුරටත් පහත පරිදි සරල කළ හැක10,29:
ඒවා අතර, K1 සහ K2 යනු මූලික පාඩු සාධකය වන අතර සුළි ධාරා අලාභය (qec), හිස්ටරේසිස් පාඩුව (qh) සහ අතිරික්ත පාඩුව (qex) වේ.
සුළං බර සහ ඝර්ෂණ පාඩු IM හි යාන්ත්රික පාඩු සඳහා ප්රධාන හේතු දෙක වේ.සුළං හා ඝර්ෂණ පාඩු 10,
සූත්‍රයේ, n යනු භ්‍රමණ වේගය, Kfb යනු ඝර්ෂණ පාඩු වල සංගුණකය, D යනු රෝටරයේ පිටත විෂ්කම්භය, l යනු රෝටරයේ දිග, G යනු රොටරයේ බර 10 වේ.
එන්ජිම තුළ තාප හුවමාරුව සඳහා මූලික යාන්ත්‍රණය වන්නේ සන්නයනය සහ අභ්‍යන්තර උණුසුම හරහා වන අතර, මෙම උදාහරණයට යොදන Poisson සමීකරණය 30 මගින් තීරණය කරනු ලැබේ:
ක්රියාන්විතයේ දී, මෝටර් රථය ස්ථාවර තත්ත්වයට පත්වන විට නිශ්චිත කාලයකට පසුව, මතුපිට තාප ප්රවාහයේ නිරන්තර උණුසුම මගින් ජනනය වන තාපය ආසන්න වශයෙන් ගණනය කළ හැක.එබැවින්, අභ්යන්තර තාපය මුදාහැරීමත් සමග එන්ජිම ඇතුළත සන්නයනය සිදු කරන බව උපකල්පනය කළ හැකිය.
වරල් සහ අවට වායුගෝලය අතර තාප හුවමාරුව බලහත්කාර සංවහනය ලෙස සලකනු ලැබේ, බාහිර බලයක් මගින් තරලය යම් දිශාවකට ගමන් කිරීමට බල කරන විට.සංවහනය 30 ලෙස දැක්විය හැක:
මෙහි h යනු තාප සංක්‍රමණ සංගුණකය (W/m2 K), A යනු මතුපිට ප්‍රදේශය වන අතර ΔT යනු තාප සංක්‍රමණ පෘෂ්ඨය සහ මතුපිටට ලම්බකව ඇති ශීතකාරකය අතර උෂ්ණත්ව වෙනස වේ.Nusselt අංකය (Nu) යනු මායිමට ලම්බකව සංවහන හා සන්නායක තාප හුවමාරු අනුපාතයෙහි මිනුමක් වන අතර එය ලැමිනර් සහ කැළඹිලි සහිත ප්රවාහයේ ලක්ෂණ මත තෝරා ගනු ලැබේ.ආනුභවික ක්‍රමයට අනුව, කැළඹිලි ප්‍රවාහයේ Nusselt අංකය සාමාන්‍යයෙන් Reynolds අංකය සහ Prandtl අංකය සමඟ සම්බන්ධ වේ, එය 30 ලෙස ප්‍රකාශ වේ:
මෙහි h යනු සංවහන තාප හුවමාරු සංගුණකය (W/m2 K), l යනු ලාක්ෂණික දිග, λ යනු තරලයේ තාප සන්නායකතාවය (W/m K), සහ Prandtl අංකය (Pr) යනු අනුපාතයේ මිනුමක් වේ. තාප විසරණතාවයට ගම්‍යතා විසරණ සංගුණකය (හෝ තාප මායිම් ස්ථරයේ ප්‍රවේගය සහ සාපේක්ෂ ඝනකම), 30 ලෙස අර්ථ දක්වා ඇත:
මෙහි k සහ cp යනු පිළිවෙළින් ද්රවයේ තාප සන්නායකතාවය සහ නිශ්චිත තාප ධාරිතාව වේ.සාමාන්යයෙන්, වාතය සහ ජලය විදුලි මෝටර සඳහා වඩාත් පොදු සිසිලනකාරක වේ.පරිසර උෂ්ණත්වයේ දී වාතයේ සහ ජලයේ ද්‍රව ගුණ වගුව 1 හි දක්වා ඇත.
IM තාප ආකෘති නිර්මාණය පහත උපකල්පන මත පදනම් වේ: 3D ස්ථාවර තත්ත්වය, කැළඹිලි සහිත ප්රවාහය, වාතය යනු කදිම වායුවකි, නොසැලකිය හැකි විකිරණ, නිව්ටෝනියානු තරලය, නොගැලපෙන තරලය, ස්ලිප් නොවන තත්ත්වය සහ නියත ගුණ.එබැවින් ද්‍රව කලාපයේ ස්කන්ධය, ගම්‍යතාවය සහ ශක්තිය සංරක්ෂණය කිරීමේ නියමයන් සපුරාලීම සඳහා පහත සමීකරණ භාවිතා වේ.
සාමාන්‍ය අවස්ථාවෙහිදී, ස්කන්ධ සංරක්ෂණ සමීකරණය සූත්‍රය මගින් තීරණය කරනු ලබන ද්‍රව සහිත සෛලයට ශුද්ධ ස්කන්ධ ප්‍රවාහයට සමාන වේ:
නිව්ටන්ගේ දෙවන නියමයට අනුව, ද්‍රව අංශුවක ගම්‍යතාවය වෙනස් වීමේ වේගය එය මත ක්‍රියා කරන බලවේගවල එකතුවට සමාන වන අතර සාමාන්‍ය ගම්‍යතා සංරක්ෂණ සමීකරණය දෛශික ආකාරයෙන් ලිවිය හැකිය:
ඉහත සමීකරණයේ ∇p, ∇∙τij, සහ ρg යන පද පිළිවෙළින් පීඩනය, දුස්ස්රාවීතාවය සහ ගුරුත්වාකර්ෂණය නියෝජනය කරයි.යන්ත්‍රවල සිසිලනකාරක ලෙස භාවිතා කරන සිසිලන මාධ්‍ය (වාතය, ජලය, තෙල් ආදිය) සාමාන්‍යයෙන් නිව්ටෝනීය ලෙස සැලකේ.මෙහි පෙන්වා ඇති සමීකරණවල ඇතුළත් වන්නේ කැපුම් ආතති සහ ප්‍රවේග අනුක්‍රමය (වික්‍රියා අනුපාතය) අතර රේඛීය සම්බන්ධතාවයක් කැපුම් දිශාවට ලම්බකව පමණි.නියත දුස්ස්රාවීතාවය සහ ස්ථාවර ප්රවාහය සැලකිල්ලට ගනිමින්, සමීකරණය (12) 31 දක්වා වෙනස් කළ හැක:
තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමයට අනුව ද්‍රව අංශුවක ශක්තිය වෙනස් වීමේ වේගය ද්‍රව අංශුව මගින් ජනනය වන ශුද්ධ තාපයේ එකතුවට සහ ද්‍රව අංශුව මගින් නිපදවන ශුද්ධ බලයේ එකතුවට සමාන වේ.නිව්ටෝනීය සම්පීඩිත දුස්ස්රාවී ප්‍රවාහයක් සඳහා බලශක්ති සංරක්ෂණ සමීකරණය 31 ලෙස ප්‍රකාශ කළ හැක:
මෙහි Cp යනු නියත පීඩනයකදී තාප ධාරිතාව වන අතර, ∇ ∙ (k∇T) යන පදය ද්‍රව සෛල සීමාව හරහා තාප සන්නායකතාවයට සම්බන්ධ වේ, එහිදී k යනු තාප සන්නායකතාවයයි.යාන්ත්‍රික ශක්තිය තාපය බවට පරිවර්තනය කිරීම \(\varnothing\) (එනම් දුස්ස්රාවී විසර්ජන ශ්‍රිතය) අනුව සලකනු ලබන අතර එය මෙසේ අර්ථ දැක්වේ:
\(\rho\) යනු ද්‍රවයේ ඝනත්වය වන අතර, \(\mu\) යනු ද්‍රවයේ දුස්ස්රාවීතාවය, u, v සහ w යනු පිළිවෙලින් ද්‍රව ප්‍රවේගයේ x, y, z දිශාවේ විභවය වේ.මෙම පදය යාන්ත්‍රික ශක්තිය තාප ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කිරීම විස්තර කරන අතර එය වැදගත් වන්නේ ද්‍රවයේ දුස්ස්රාවීතාවය ඉතා ඉහළ සහ තරලයේ ප්‍රවේග අනුක්‍රමය ඉතා විශාල වූ විට පමණක් වන නිසා එය නොසලකා හැරිය හැක.ස්ථායී ප්‍රවාහය, නියත නිශ්චිත තාපය සහ තාප සන්නායකතාවයේ දී, ශක්ති සමීකරණය පහත පරිදි වෙනස් වේ:
මෙම මූලික සමීකරණ කාටිසියානු ඛණ්ඩාංක පද්ධතියේ ලැමිනර් ප්රවාහය සඳහා විසඳනු ලැබේ.කෙසේ වෙතත්, වෙනත් බොහෝ තාක්ෂණික ගැටළු මෙන්, විදුලි යන්ත්රවල ක්රියාකාරිත්වය මූලික වශයෙන් කැළඹිලි සහිත ප්රවාහයන් සමඟ සම්බන්ධ වේ.එබැවින්, කැළඹිලි ආකෘති නිර්මාණය සඳහා Reynolds Navier-Stokes (RANS) සාමාන්‍ය ක්‍රමය සැකසීමට මෙම සමීකරණ වෙනස් කර ඇත.
මෙම කාර්යයේදී, සලකා බැලූ ආකෘතිය වැනි අනුරූප මායිම් කොන්දේසි සහිත CFD ආකෘති නිර්මාණය සඳහා ANSYS FLUENT 2021 වැඩසටහන තෝරා ගන්නා ලදී: 100 kW ධාරිතාවක් සහිත වායු සිසිලනය සහිත අසමමුහුර්ත එන්ජිමක්, රොටරයේ විෂ්කම්භය 80.80 mm, විෂ්කම්භය. ස්ටටෝරයේ 83.56 mm (අභ්යන්තර) සහ 190 mm (බාහිර), වායු පරතරය 1.38 mm, මුළු දිග 234 mm, ප්රමාණය , ඉළ ඇටයේ ඝණකම 3 mm..
SolidWorks වායු සිසිලන එන්ජින් ආකෘතිය පසුව ANSYS Fluent වෙත ආනයනය කර අනුකරණය කරනු ලැබේ.ඊට අමතරව, සිදු කරන ලද සමාකරණයේ නිරවද්‍යතාවය සහතික කිරීම සඳහා ලබාගත් ප්‍රතිඵල පරීක්ෂා කරනු ලැබේ.මීට අමතරව, SolidWorks 2017 මෘදුකාංගය භාවිතයෙන් ඒකාබද්ධ වායු සහ ජල සිසිලන IM ආකෘතියක් නිර්මාණය කරන ලද අතර ANSYS Fluent 2021 මෘදුකාංගය භාවිතයෙන් අනුකරණය කරන ලදී (රූපය 4).
මෙම ආකෘතියේ සැලසුම සහ මානයන් Siemens 1LA9 ඇලුමිනියම් ශ්‍රේණියේ ආභාෂය ලබා ඇති අතර SolidWorks 2017 හි ආකෘති නිර්මාණය කර ඇත. සමාකරණ මෘදුකාංගයේ අවශ්‍යතාවලට ගැලපෙන පරිදි ආකෘතිය සුළු වශයෙන් වෙනස් කර ඇත.ANSYS Workbench 2021 සමඟින් ආකෘති නිර්මාණය කිරීමේදී අනවශ්‍ය කොටස් ඉවත් කිරීම, ෆිලට්, චැම්ෆර් සහ තවත් දේ ඉවත් කිරීමෙන් CAD ආකෘති වෙනස් කරන්න.
මෝස්තරයේ නවෝත්පාදනයක් යනු ජල ජැකට්, එහි දිග පළමු ආකෘතියේ සමාකරණ ප්රතිඵල අනුව තීරණය කරන ලදී.ANSYS හි ඉණ භාවිතා කිරීමේදී හොඳම ප්‍රතිඵල ලබා ගැනීම සඳහා ජල ජැකට් අනුකරණයට යම් යම් වෙනස්කම් සිදු කර ඇත.IM හි විවිධ කොටස් fig හි පෙන්වා ඇත.5a-f.
(ඒ).රොටර් හරය සහ IM පතුවළ.(ආ) IM ස්ටෝටර් හරය.(ඇ) IM ස්ටෝටර් වංගු කිරීම.(d) MI හි බාහිර රාමුව.(ඉ) IM ජල ජැකට්.f) වාතය සහ ජලය සිසිල් කළ IM මාදිලිවල සංයෝජනය.
පතුවළ සවි කර ඇති විදුලි පංකාව 10 m / s හි නියත වායු ප්රවාහයක් සහ වරල් මතුපිට 30 ° C උෂ්ණත්වයක් සපයයි.මෙම ලිපියේ විශ්ලේෂණය කර ඇති රුධිර පීඩනයේ ධාරිතාව අනුව අනුපාතයේ අගය අහඹු ලෙස තෝරා ගනු ලැබේ, එය සාහිත්යයේ දක්වා ඇති ප්රමාණයට වඩා වැඩි ය.උණුසුම් කලාපයට රෝටර්, ස්ටටෝටර්, ස්ටටෝටර් වංගු සහ රොටර් කූඩු බාර් ඇතුළත් වේ.ස්ටෝරර් සහ රොටර් වල ද්රව්ය වානේ, දඟර සහ කූඩු කූරු තඹ, රාමුව සහ ඉළ ඇට ඇලුමිනියම් වේ.තඹ දඟරයක් හරහා බාහිර ධාරාවක් ගමන් කරන විට ජූල් රත්වීම වැනි විද්‍යුත් චුම්භක සංසිද්ධීන් මෙන්ම චුම්බක ක්ෂේත්‍රයේ වෙනස්වීම් හේතුවෙන් මෙම ප්‍රදේශවල තාපය ජනනය වේ.විවිධ සංරචකවල තාප මුදා හැරීමේ අනුපාත 100 kW IM සඳහා ලබා ගත හැකි විවිධ සාහිත්‍ය වලින් ලබා ගන්නා ලදී.
ඒකාබද්ධ වායු සිසිලන සහ ජල සිසිලන IMs, ඉහත කොන්දේසි වලට අමතරව, ජල ජැකට්ටුවක් ද ඇතුළත් වූ අතර, විවිධ ජල ප්‍රවාහ අනුපාත (5 l/min, 10 l/min) සඳහා තාප හුවමාරු හැකියාවන් සහ පොම්ප බල අවශ්‍යතා විශ්ලේෂණය කරන ලදී. සහ 15 l/min).5 L/min ට අඩු ප්‍රවාහයන් සඳහා ප්‍රතිඵල සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් නොවන බැවින් මෙම කපාටය අවම කපාටය ලෙස තෝරා ගන්නා ලදී.මීට අමතරව, උෂ්ණත්වය අඛණ්ඩව පහත වැටුණද, පොම්ප කිරීමේ බලය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි වූ බැවින්, උපරිම අගය ලෙස 15 L/min ප්රවාහ අනුපාතය තෝරා ගන්නා ලදී.
විවිධ IM මාදිලි ANSYS Fluent වෙත ආනයනය කරන ලද අතර ANSYS Design Modeler භාවිතයෙන් තවදුරටත් සංස්කරණය කරන ලදී.තවද, 0.3 × 0.3 × 0.5 m මානයන් සහිත පෙට්ටි හැඩැති ආවරණයක් AD වටා ඉදිකරන ලද්දේ එන්ජිම වටා වාතයේ චලනය විශ්ලේෂණය කිරීමට සහ වායුගෝලයට තාපය ඉවත් කිරීම අධ්‍යයනය කිරීමට ය.ඒකාබද්ධ වායු සහ ජල සිසිලන IM සඳහා සමාන විශ්ලේෂණයන් සිදු කරන ලදී.
IM ආකෘතිය CFD සහ FEM සංඛ්‍යාත්මක ක්‍රම භාවිතා කරමින් ආකෘතිගත කර ඇත.විසඳුමක් සෙවීම සඳහා වසමක් නිශ්චිත සංරචක ගණනකට බෙදීමට CFD තුළ Meshes ගොඩනගා ඇත.එන්ජින් සංරචකවල සාමාන්‍ය සංකීර්ණ ජ්‍යාමිතිය සඳහා සුදුසු මූලද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණයන් සහිත ටෙට්‍රාහෙඩ්‍රල් දැල් භාවිතා වේ.නිවැරදි මතුපිට තාප හුවමාරු ප්රතිඵල ලබා ගැනීම සඳහා සියලුම අතුරුමුහුණත් ස්ථර 10 කින් පුරවා ඇත.MI මාදිලි දෙකක ජාලක ජ්යාමිතිය රූපයේ දැක්වේ.6a, b.
බලශක්ති සමීකරණය මඟින් එන්ජිමේ විවිධ ප්රදේශ වල තාප හුවමාරුව අධ්යයනය කිරීමට ඔබට ඉඩ සලසයි.සම්මත බිත්ති ක්‍රියාකාරිත්වය සහිත K-epsilon turbulence ආකෘතිය බාහිර පෘෂ්ඨය වටා ඇති කැළඹීම් ආකෘතියට තෝරා ගන්නා ලදී.මෙම ආකෘතිය චාලක ශක්තිය (Ek) සහ කැළඹිලි සහිත විසුරුවා හැරීම (epsilon) සැලකිල්ලට ගනී.තඹ, ඇලුමිනියම්, වානේ, වාතය සහ ජලය ඔවුන්ගේ අදාළ යෙදුම්වල භාවිතය සඳහා ඒවායේ සම්මත ගුණාංග සඳහා තෝරා ගන්නා ලදී.තාප විසර්ජන අනුපාත (වගුව 2 බලන්න) ආදාන ලෙස ලබා දී ඇති අතර, විවිධ බැටරි කලාප තත්ව 15, 17, 28, 32 ලෙස සකසා ඇත. මෝටර් නඩුවේ වායු වේගය මෝටර් මාදිලි දෙක සඳහාම 10 m/s ලෙස සකසා ඇත. මීට අමතරව, ජල ජැකට් (5 l/min, 10 l/min සහ 15 l/min) සඳහා විවිධ ජල ගාස්තු තුනක් සැලකිල්ලට ගන්නා ලදී.වැඩි නිරවද්‍යතාවයක් සඳහා, සියලු සමීකරණ සඳහා ශේෂයන් 1 × 10-6 ට සමාන ලෙස සකසා ඇත.Navier Prime (NS) සමීකරණ විසඳීමට සරල (පීඩන සමීකරණ සඳහා අර්ධ ව්‍යංග ක්‍රමය) ඇල්ගොරිතම තෝරන්න.දෙමුහුන් ආරම්භය සම්පූර්ණ වූ පසු, රූප සටහන 7 හි පෙන්වා ඇති පරිදි, සැකසුම පුනරාවර්තන 500 ක් ධාවනය කරනු ඇත.