Modelling the thermal steady state of a synchronous high-speed generator with permanent magnets protected by a CFRP sleeve

• Autorzy: Opach Szczepan

Identyfikatory

DOI

10.32730/mswt.2024.68.6.7

Warianty tytułu

PL

Modelowanie termicznego stanu ustalonego synchronicznej prądnicy szybkoobrotowej z magnesami trwałymi zabezpieczonymi tuleją CFRP

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the possibilities of using the Finite Element Method (FEM) and Computational Fluid Dynamics (CFD) in the ANSYS Fluent software for modelling the thermal steady state of liquid-cooled electric machines. The FEM and CFD potential is illustrated with an example of a PMzK71-4 high-speed generator with permanent magnets having rated power PN = 17 kW and rated rotational rate nN = 15000 RPM, where the permanent magnets are protected against the adverse effects of centrifugal inertial force by a CFRP sleeve.

PL

W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania Metody Elementów Skończonych (FEM) oraz Obliczeniowej Mechaniki Płynów (CFD) w oprogramowaniu ANSYS Fluent do modelowania termicznego stanu ustalonego maszyn elektrycznych chłodzonych cieczą, na przykładzie prądnicy szybkoobrotowej PMzK71-4 z magnesami trwałymi o mocy znamionowej PN = 17 kW i prędkości znamionowej nN = 15000 min-1, w której wykorzystano tuleję CFRP do zabezpieczenia magnesów trwałych przed negatywnym skutkiem działania odśrodkowej siły bezwładności.

Słowa kluczowe

EN

thermal calculations; FEM; CFD; CFRP sleeve; finite element method; computational fluid dynamic; carbon fiber reinforced polymer; permanent magnet synchronous generator

PL

prądnica synchroniczna z magnesami trwałymi; obliczenia cieplne; MES; tuleja CFRP; metoda elementów skończonych; FEM; obliczeniowa mechanika płynów; CFRP

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Materials Science and Welding Technologies / Technologie Materiałowe i Spawalnicze
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 68, No. 6
• Strony: art. no. 7
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Opach Szczepan

• Łukasiewicz Research Network – Upper-Silesian Institute of Technology, Centre for Electric Drives and Machines, Poland [Sieć Badawcza Łukasiewicz – Górnośląski Instytut Technologiczny, Centrum Napędów i Maszyn Elektrycznych, Polska]

• https://orcid.org/0000-0002-5570-6428

Bibliografia

• [1] Opach S., Rossa R.: Wykonanie i badania szybkoobrotowej maszyny elektrycznej o prędkości znamionowej powyżej 12000 obr./min. Materials Science and Welding Technologies, 2024, vol. 68, no. 2, pp. 75–76.
• [2] Będkowski B., Madej J.: The innovative design concept of thermal model for the calculation of the electromagnetic circuit of rotating electrical machines. Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability. 2015, vol. 17, no. 4, pp. 481–486. DOI: 10.17531/ein.2015.4.1.
• [3] Opach S., Wolnik T.: Parametrization of the thermal model of induction motor with outer rotor. Przegląd Elektrotechniczny, 2023, vol. 99, no. 12, pp. 250–257. DOI: 10.15199/48.2023.12.45.
• [4] Mynarek P., Kowol M., Łukaniszyn M.: Zastosowanie metody homogenizacji do wyznaczania współczynnika przewodnictwa cieplnego w silnikach elektrycznych. Przegląd Elektrotechniczny, 2017, vol. 93, no. 1, pp. 181–184. DOI: 10.15199/48.2017.10.44.
• [5] Opach S.: Obliczenia wartości zastępczej rezystancji cieplnej szczeliny powietrznej w wirnikowych maszynach elektrycznych. Maszyny Elektryczne – Zeszyty Problemowe, 2022, no. 1 (127), pp. 101–105.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).